JP3548014B2 - 地図表示装置 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、GPS(Global Positioning System)衛星を利用して現在位置を測位し、その現在位置を示すマークをディスプレイ上に表示するとともに、当該マークにオーバラップさせて地図情報を表示する地図表示装置に関し、特に携帯に適した地図表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両に搭載された、いわゆるナビゲーションシステムは、図7に示すように、GPSアンテナ1、GPS受信機2、ナビゲーション制御部3、CD−ROMドライブ装置4及び表示装置5を基本構成とするもので、複数(緯度経度の二次元測位を行う場合は3個)のGPS衛星6からの電波7をGPSアンテナ1で受信し、その受信信号をGPS受信機2で復調して現在位置を測位するとともに、ナビゲーション制御部3でその現在位置を示すマークとCD−ROMドライブ装置4から読み出した地図情報とを合成して表示装置5に送り、運転者や同乗者に対して視覚的な経路案内を行うというものであるが、装置構成が大掛かりで、そのまま持ち歩いて使用できるものではなかった。
【0003】
一方、これに対し、上記基本構成のうち大きくてかさばるCD−ROMドライブ装置を不要にして、携行できるようにしたナビゲーションシステムも知られている。この改良システムは、図8に示すように、マップサーバ8に表示された地図の中から必要な範囲8aを選択し(図では便宜的に関東・中部地区を選択している)、その範囲8aに含まれる地図情報をナビゲーションシステム9にダウンロード(転送)して持ち運ぶというものであり、マップサーバ8には例えばパーソナルコンピュータが用いられる。マップサーバ8のCD−ROMドライブ装置10に地図ディスク11をセットし、マップサーバ8で所定のアプリケーションプログラムを実行して、必要な地図情報の範囲選択とその情報のナビゲーションシステム9への転送を行う。転送された地図情報は、ナビゲーションシステム9の半導体記憶メモリに記憶され、以降、ナビゲーションシステム9を携行する際の地図表示に供される。
【0004】
ところで、上記何れのナビゲーションシステムにあっても、地図ディスク11に収められた地図は“北”を上にして作られており、ナビゲーションシステム9の画面に映し出される地図も画面の上を北にしているが、このようなナビゲーションシステム9を屋外で使用する場合は、コンパス(磁石)を使って北を確認し、画面の上を北に向けてから表示地図と周囲の地形とを見比べなければならず、使い勝手が悪いうえ、コンパスを所持していない場合には誤った判断を否めないという不都合があった。
【0005】
そこで、ナビゲーションシステム9に地磁気センサやジャイロセンサ等の方位位置検出手段を設け、この方位位置検出手段で検出されたシステム本体の方位情報に基づいて、表示地図の向きを修正するものが知られている。例えば、図9に示すように、ナビゲーションシステム9を持ったまま向きを変えると、その動きに伴って画面上の地図表示の向きを変えるようにした技術が知られている。すなわち、北に正対しているときは表示地図も北を上にしている(例えば、南北に延びる道路13と北方位マーク14が並行している)が、時計周り方向に45度向きを変えると、それに伴って表示地図の向きも変わり(北東に延びる道路17の先が上になる)、さらに、90度に向きを変えると同様に表示地図の向きも変わる(東に延びる道路18の先が上になる)ようになっている。
【0006】
ナビゲーションシステム9の使用者は、画面上の現在位置マーク12の向きを自分の進もうとする道に合わせればよい。例えば、東に向かう道路18を進みたい場合は、90度向きを変えたときに現在位置マーク12の向きが道路18を指し示すので、そのまま前方に足を進めればよい。表示地図の方位と実際の地形の方位が対応しているため、進行方向に目標とする道路18が存在する。
【0007】
ところで、特に手持ちのナビゲーションシステム9にあっては、手や体の細かな動きに伴うシステム本体の微妙な方向変化が避けられない。このため、ごくわずかな方位変化でも表示地図の向きが修正されてしまい、画面の書き換えが頻発して見にくいばかりか、修正処理されている間、地図を利用できないという不都合がある。
【0008】
そこで、特開平7−280582号公報には、システム本体の方位変化が所定角度を越えない限り、表示地図の修正を行わないようにした技術が開示されている。この技術によれば、所定角度を仮に45度とすると、図10に示すように、体の向きが45度まで変化しても地図表示はまったく変わらず、例えば、90度に変化すると表示地図の向きを修正するようになっている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報記載の技術にあっては、所定角度以内の方位変化をまったく無視する構成となっていたため、例えば、所定角度を45度とした場合は表示地図の方向と実際の地形の方向との間に最大45度もの方位ずれを生じることとなり、特に多方向の道が入り組んだ複雑な交差点での方位判断に支障をきたすという問題点がある。
なお、所定角度を小さくすれば、上記の方位ずれを少なくできるものの、前述の不都合(画面の書き換えが頻発して見にくいうえ、修正されている間、地図を利用できない)をもたらすから好ましくない。
【0010】
また、このようなナビゲーション装置にあっては、電子コンパス機能として計測した方位を単独あるいは地図とともに表示することが多いが、この方位の表示と地図の方位とが一致せず、使いにくかったり、方位を誤認したりするという不都合がある。例えば、方位は16方位だが、地図は30度以上回転したらその方位に回転されるといったずれを生じる。さらにまた、地図の回転にあっても地図回転の角度がいろんな回転角度をとり得るため、地図回転に必要な様々なsin、cosの値をナビゲーションシステムに記憶させておく必要があり、メモリ容量が多くなってコスト高になる。
【0011】
そこで本発明は、システム本体の微妙な方向変化に伴う表示地図の書き換えを抑制し、しかも、表示地図の方向と実際の地形の方向とを合わせやすくして、例えば、多方向の道が入り組んだ複雑な交差点での方位判断に支障をきたさない地図表示装置の提供を目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、自身の現在位置を検出する位置検出手段と、自身の方位を検出する方位検出手段と、地図情報を格納する格納手段と、前記位置検出手段で検出された現在位置に対応する地図情報を前記格納手段から検索する検索手段と、前記検索された地図情報の向きを前記方位検出手段で検出された方位に基づいて修正する修正手段と、前記修正手段から出力された地図情報と現在位置を示すマークとを合成処理して表示手段に表示させると共に、前記方位検出手段で検出された方位を実方位情報として表示手段に表示させる表示制御手段とを備え、前記修正手段は、前記方位検出手段の方位測定範囲をM等分して各等分エリアを越えて前記方位検出手段の出力が変化した場合に前記地図情報の方位修正を行うとともに、該方位修正を行う際は各等分エリアの二等分線上に地図情報の東西南北が一致するように方位修正を行い、且つ、前記方位検出手段で検出された方位が変化する度に前記実方位情報の表示更新を行うことを特徴とする。
請求項2記載の発明は、自身の現在位置を検出する位置検出手段と、自身の方位を検出する方位検出手段と、自身の傾斜を検出する傾斜検出手段と、地図情報を格納する格納手段と、前記位置検出手段で検出された現在位置に対応する地図情報を前記格納手段から検索する検索手段と、前記検索された地図情報の向きを前記方位検出手段で検出された方位に基づいて修正する修正手段と、前記修正手段から出力された地図情報と現在位置を示すマークとを合成処理して表示手段に表示させると共に、前記方位検出手段で検出された方位を実方位情報として表示手段に表示させる表示制御手段とを備え、前記修正手段は、前記傾斜検出手段の出力が基準値以内のときに、前記方位検出手段の方位測定範囲をM等分して各等分エリアを越えて前記方位検出手段の出力が変化した場合に前記地図情報の方位修正を行うとともに、該方位修正を行う際は各等分エリアの二等分線上に地図情報の東西南北が一致するように方位修正を行い、且つ、前記方位検出手段で検出された方位が変化する度に前記実方位情報の表示更新を行う一方、前記傾斜検出手段の出力が基準値以内でないときに、所要の警告を発することを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1又は請求項2記載の発明において、前記修正手段は、前記各等分エリアを越えて前記方位検出手段の出力が変化したうえ、若干の不感帯も越えた場合に前記地図情報の方位修正を行うことを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1又は請求項2記載の発明において、前記修正手段は、前記各等分エリアを越えて前記方位検出手段の出力が変化した場合、その越えた時間が一時的なものである場合は前記地図情報の方位修正を行わないことを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項1又は請求項2記載の発明において、前記表示制御手段は、前記方位検出手段で検出された方位が前記M等分した等分エリアの何れかのエリアにある時はこのエリアの前記二等分線上の向きに沿って行う方位の表示を、前記地図表示と同時にあるいは地図表示から独立して行うことを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、GPSアンテナ一体型の携帯用地図表示装置に適用した一実施例として図面を参照しながら説明する。
図1において、20は携帯型の地図表示装置である。この地図表示装置20は上端面にGPSアンテナ21を取り付けるとともに、前面に液晶ディスプレイ22(22aは現在位置を示すマーク)とキースイッチ群23(例えば、上下左右の方向キー24〜27やOKキー28及びキャンセルキー29など)を設け、且つ、右側面にスライド式の電源スイッチ30、下端面に小型のメモリカード31(便宜的に「スマートメディア」とする)の挿入口32を設けて構成されている。もちろん、メモリカード31の代わりにフラッシュメモリを採用してもよいし、CD−ROMドライブやDVD−ROMドライブを用いてもよい。
【0014】
図2は、地図表示装置20の内部ブロック図であり、40はGPSアンテナ21の受信信号を復調して現在位置を測位するGPS受信部(位置検出手段)、41はキースイッチ群23を含む操作部、42は地図表示に必要なプログラムやデータを格納したROM、43はそのプログラムを実行するCPU(検索手段、修正手段、表示制御手段)、44はCPU43のワーキングエリアとして用いられるRAM、45は液晶ディスプレイ22を含む表示部、46はメモリカード31との信号インターフェイスをとるメモリI/O、47は地磁気センサ(地球の磁気を検出して地図表示装置20の方位を検出するもの)やジャイロセンサ(例えば、ループ状の光ファイバーを時計周りと反時計周りに周回する一対の光信号の周回時間差に基づいてループ状光ファイバーに加えられた回転角を測定するもの)を含む方位検出部(方位検出手段)、48は各部を接続するバスである。
【0015】
メモリカード31(格納手段)は、例えば、図8のマップサーバ8から適宜にダウンロード(転送)された地図情報を格納するものであり、地図ディスクの記憶容量(540MB)には及ばないものの、取り敢えず必要な地図情報だけを格納するのに充分な記憶容量を持つものである。
図3は、メモリカード31に格納された地図情報を示す図であり、例えば、関東・中部地区の全体図M1(最小縮尺の地図)を第1層に位置させるとともに、同区分図M1/1〜M1/n(中間縮尺の地図)を第2層に位置させ、且つ、同詳細図M1/1/1〜M1/1/m(最大縮尺の地図)を第3層に位置させた階層構造を有している。この構造によれば、1枚の全体図に対して、区分図はn枚、詳細図はm枚格納されている。
【0016】
なお、縮尺の関係は、「全体図」<「区分図」<「詳細図」で、図示の例ではこの3種類の縮尺地図が格納されているが、これは説明を簡単化するための便宜例に過ぎない。実際にはもっと多くの種類の縮尺地図が格納されており、それに伴ってメモリカード31の階層構造も3層以上に複雑になっている。
また、地図情報は、道路データ、交差点データ、地図描画データ及び文字データなどを有しており、これらのデータは単独で又は組み合わせて用いられるようになっている。
【0017】
図4は、CPU43で実行される「表示地図回転処理プログラム」の要部フローチャートである。このプログラムは所定の時間ごとに実行され、又は方位検出部47の出力割り込みに応答して実行される。プログラムを開始すると、まず、方位検出部47から方位検出信号を読み込み(S0)、その信号に基づいて、方位変化の有無を判定する(S1)。この判定は、先回実行時の方位検出部47の出力と今回の方位検出部47の出力との差分をとり、この差分値がノイズ等のマージン余裕を考慮したしきい値を越えたときに方位変化ありと判定する。方位変化なしの場合はプログラムを終了し、方位変化ありの場合は、“方位表示更新処理”を実行する(S2)。
【0018】
ここで、方位表示更新処理とは、図5に示す方位マーク50の表示を更新する処理である。このような方位マーク50は、図5のようなデザインで画面上に大きく表示して電子コンパスのように用いることもできるし、また、画面のコーナ等に小さく表示して地図表示と併用することもできるように切り換え可能になっている。地図表示と併用する場合、この方位マーク50は、地図表示の邪魔にならない液晶ディスプレイ22の適宜位置(例えば、画面のコーナ部分)に表示される。方位マーク50のデザインは液晶ディスプレイ22の解像度や表示色などを考慮して適当に決めればよいが、少なくとも、以下のオブジェクトを備えていることが望ましい。
【0019】
(1)東西南北を示すメッセージオブジェクト51〜54:
図では45度方向に“北”、135度方向に“東”、225度方向に“南”、315度方向に“西”の各2バイト文字相当のメッセージオブジェクト51〜54を表示しているが、英語表記の方位の頭文字(NWES)であってもよい。なお、各メッセージオブジェクト51〜54の図面上の表示位置は、方位検出部47で検出された北方向を45度(液晶ディスプレイ22の上を0度とする)と仮定した場合の例である。
【0020】
(2)方位指針オブジェクト55〜62:
図では45度ごとの方向を示す8本の方位指針オブジェクト55〜62を表示しているが、この本数に限らない。2N本(但し、Nは2以上の整数)であればよい。なお、北方向を示す方位指針オブジェクトと南方向を示す方位指針オブジェクト(図では符号55と59の方位指針オブジェクト)については、色や塗りつぶしパターンを変えて他の方位指針オブジェクトと区別すべきである。
【0021】
(3)実方位オブジェクト64、65:
方位検出部47で検出された実方位(地図表示装置20の上端側の方位、言い換えれば液晶ディスプレイ22の上側の方位)を表示するためのオブジェクトである。例えば、現在の実方位を300度とすると、図では方位指針オブジェクト55〜62の周囲に設けられたリング状目盛63の外側にグラフィカルな逆三角形の実方位オブジェクト64を表示し、さらに、方位マーク50の下側に数値読取り用の実方位オブジェクト65を表示している。これら二つの実方位オブジェクト64、65のうち特に逆三角形の実方位オブジェクト64は必須である。後述するように、この実方位オブジェクト64を表示地図の上指標として利用するからである。
【0022】
上記の方位指針オブジェクト55〜62は等間隔(図では45度間隔)で8本設けられているが、そのうちの4本は常に液晶ディスプレイ22の上下左右を指している。例えば、図示の例では、0度方向の方位指針オブジェクト62が液晶ディスプレイ22の上を指し、90度方向の方位指針オブジェクト56が液晶ディスプレイ22の右を指し、180度方向の方位指針オブジェクト58が液晶ディスプレイ22の下を指し、270度方向の方位指針オブジェクト60が液晶ディスプレイ22の左を指している。
【0023】
そして、現在の北方向は45度方向の方位指針オブジェクト55で示されているから、液晶ディスプレイ22の上を指し示す方位指針オブジェクト62は、北西(方位角で315度)を示しているが、この方位角(315度)は方位ずれを含んでおり正しくない。方位ずれのない正しい方位角は実方位オブジェクト64、65で示された300度である。したがって、実際の使用にあたっては、後述するように、方位指針オブジェクト62を一応の目安として使い、実質的な図面の上方向は逆三角形の実方位オブジェクト64の方向であるとみなして進行方向の判読等を行うことになる。
【0024】
次に、地図情報の回転表示処理について説明する。方位表示更新処理を完了すると、まず、方位の変化が“所定角度”以上であるか否かを判定し(S3)、所定角度以上である場合は、さらに“不感帯”を越えているか否かを判定し(S4)、所定角度以上で且つ不感帯も越えている場合にその方位変化分だけ地図情報の方位を修正して液晶ディスプレイ22の表示を更新する(S5)。
【0025】
図6は、“所定角度”と“不感帯”を示す概念図である。図6において、θiは前記方位指針オブジェクト55〜62の表示角度であり、その実値は0度、45度、90度、135度、180度、225度、270度又は315度である。点Pを通るこれら角度の線66は発明の要旨に記載の二等分線に相当する。
θiの両側に設けられたΔθaとΔθa′は上記所定角度(Δθa+Δθa′は発明の要旨に記載の等分エリア)に相当し、方位検出部で検出された実方位がθi−Δθa又はθi+Δθa′の範囲を超えたときにステップS3の判定結果がYESとなる。また、Δθb及びΔθb′は上記不感帯に相当し、方位検出部で検出された実方位がθi−Δθa又はθi+Δθa′の範囲を超え、さらにΔθb又はΔθb′の範囲も越えたときにステップS4の判定結果がYESとなって、地図情報の方位修正(回転修正)が行われる。
【0026】
したがって、以上の実施の形態によれば、方位検出部で検出された実方位がθi−Δθa−Δθb又はθi+Δθa′+Δθb′の範囲を超えない限り、地図情報の回転修正が行われないので、例えば、θi=315度、Δθa=Δθa′=22.5度、Δθb=Δθb=3度とすると、方位検出部で検出された実方位が289.5度から340.5度の範囲にあれば、地図情報の回転修正が行われないから、地図表示装置20の微妙な方向変化に伴う表示地図の頻繁な書き換えを抑制でき、見やすさを改善することができる。
【0027】
ところで、表示図面の上下左右はθiで表されるが、このθiと実方位とは正確に対応しない。最大で22.5度+3度(Δθa+Δb又はΔθa+Δb)の方位ずれを生じる可能性がある。しかし、本実施の形態では、二つの実方位オブジェクト64、65によって実方位を液晶ディスプレイ22に表示するので、正しい方位を把握することができ、仮に上記の方位ずれを生じたとしても、表示地図と実際の地形との照合に際して何らの支障もない。既述のとおり、逆三角形の実方位オブジェクト64を図面の上方向とみなして進行方向の判読等を行えばよいからである。
【0028】
なお、本発明の実施の形態は、上記例示のものに限らない。その思想の範囲で様々な変形が可能であり、例えば、方位検出部で検出された実方位がθi−Δθa−Δθb又はθi+Δθa′+Δθb′の範囲を超えた場合でも、それが一時的なものであれば表示地図の方位修正を行わないようにしてもよい。
また、地磁気センサを傾けて使用した場合、正しく動作しないことがあるため、地図表示装置20に傾斜センサを取り付け、地磁気センサの動作が不安定になる程度まで傾斜して使用された場合に液晶ディスプレイ22に警告(例えば、“水平にしてください”)を表示するようにしてもよい。
上記実施の形態では、方位指針オブジェクトを8本(したがって、8方位)としているが、この本数は便宜値である。本数を増やすほど計測精度を高めることができる。実用上は16本〜32本あれば十分である。すなわち、必要上十分な計測精度を得られるとともに、地図の回転角度を計算するsin、cosの値も上記本数分だけ持てばよく、従来例のように予想される全ての値を持とうとするものに比べて遥かに少ないメモリ容量で済む。
【0029】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、方位検出手段の方位測定範囲をM等分して各等分エリアを越えて方位検出手段の出力が変化した場合に方位修正を行うとともに、該方位修正を行う際は各等分エリアの二等分線上に地図情報の東西南北が一致するように方位修正を行うようにしたので、表示図面の向きが常にM個の等分エリアの二等分線の何れかに合致し、例えば、M=8とすると、上記二等分線は「北」、「北東」、「東」、「東南」、「南」、「南西」、「西」、「北西」となるので、表示地図の向きを感覚的に把握しやすく、多少の方位ずれがあったとしても方向を合わせやすい。
したがって、システム本体の微妙な方向変化に伴う表示地図の書き換えを抑制し、しかも表示地図の方向と実際の地形の方向とを合わせやすいから、例えば、多方向の道が入り組んだ複雑な交差点での方位判断に支障をきたさない地図表示装置を提供できる。
また、あらかじめM等分したエリアの方位に地図の方位を合わせるので、地図の回転表示に必要なsin、cosの値を少なくでき、メモリ容量を削減してコストダウンを測ることができる。
しかも、方位検出手段で検出された方位を「実方位情報」としても表示できるようにし、且つ、この「実方位情報」の表示更新を、方位検出手段で検出された方位が変化する度に行うようにしたので、表示図面の向きがM個の等分エリアの二等分線の何れかに合致しない場合であっても、この実方位情報によって、表示画面の微細な方位変化を常に表示し続けることができる。
請求項2記載の発明によれば、傾斜検出手段の出力が基準値以内でないときに、地図情報の方位修正を行わず、所要の警告を発するので、特に地磁気センサを方位検出手段に用いた場合の不都合(傾けて使用すると正しく動作しないことがある)を回避できる。
請求項3記載の発明によれば、請求項1又は請求項2記載の発明において、各等分エリアを越えて方位検出手段の出力が変化したうえ、若干の不感帯も越えた場合に方位修正を行うので、方位修正の実行動作にヒステリシス特性を持たせることができ、等分エリア境界での頻繁な修正動作を回避することができる。
請求項4記載の発明によれば、請求項1又は請求項2記載の発明において、各等分エリアを越えて方位検出手段の出力が変化した場合、その越えた時間が一時的なものである場合は方位修正を行わないので、不要な方位修正を回避することができる。
請求項5記載の発明によれば、請求項1又は請求項2記載の発明において、表示制御手段は、前記方位検出手段で検出された方位が前記M等分した等分エリアの何れかのエリアにある時はこのエリアの前記二等分線上の向きに沿って行う方位の表示を、前記地図表示と同時にあるいは地図表示から独立して行うので、この表示を利用することにより、特に方位ずれがある場合の表示地図の向きを正しく認識することができる。
また、方位表示の方向と回転表示した地図の方位とが一致するので、方位の読取りが容易であるうえ、方位の誤解も生じない。
【図面の簡単な説明】
【図1】地図表示装置の外観図である。
【図2】地図表示装置の内部ブロック図である。
【図3】メモリカード内の地図情報の格納構造図である。
【図4】表示地図回転処理プログラムのフローチャートである。
【図5】方位マークのレイアウト図である。
【図6】所定角度と不感帯の概念図である。
【図7】車載用ナビゲーションシステムの構成図である。
【図8】マップサーバから携帯用の地図表示装置へ地図情報をダウンロードする際の概念図である。
【図9】表示地図の回転修正図である。
【図10】公報記載の技術による表示地図の回転修正図である。
【符号の説明】
Δθa+Δθa′ 等分エリア
Δθb、Δθb′ 不感帯
31 メモリカード(格納手段)
40 GPS受信部(位置検出手段)
43 CPU(検索手段、修正手段、表示制御手段)
45 表示部(表示手段)
47 方位検出部(方位検出手段)
66 線(二等分線)
【発明の属する技術分野】
本発明は、GPS(Global Positioning System)衛星を利用して現在位置を測位し、その現在位置を示すマークをディスプレイ上に表示するとともに、当該マークにオーバラップさせて地図情報を表示する地図表示装置に関し、特に携帯に適した地図表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両に搭載された、いわゆるナビゲーションシステムは、図7に示すように、GPSアンテナ1、GPS受信機2、ナビゲーション制御部3、CD−ROMドライブ装置4及び表示装置5を基本構成とするもので、複数(緯度経度の二次元測位を行う場合は3個)のGPS衛星6からの電波7をGPSアンテナ1で受信し、その受信信号をGPS受信機2で復調して現在位置を測位するとともに、ナビゲーション制御部3でその現在位置を示すマークとCD−ROMドライブ装置4から読み出した地図情報とを合成して表示装置5に送り、運転者や同乗者に対して視覚的な経路案内を行うというものであるが、装置構成が大掛かりで、そのまま持ち歩いて使用できるものではなかった。
【0003】
一方、これに対し、上記基本構成のうち大きくてかさばるCD−ROMドライブ装置を不要にして、携行できるようにしたナビゲーションシステムも知られている。この改良システムは、図8に示すように、マップサーバ8に表示された地図の中から必要な範囲8aを選択し(図では便宜的に関東・中部地区を選択している)、その範囲8aに含まれる地図情報をナビゲーションシステム9にダウンロード(転送)して持ち運ぶというものであり、マップサーバ8には例えばパーソナルコンピュータが用いられる。マップサーバ8のCD−ROMドライブ装置10に地図ディスク11をセットし、マップサーバ8で所定のアプリケーションプログラムを実行して、必要な地図情報の範囲選択とその情報のナビゲーションシステム9への転送を行う。転送された地図情報は、ナビゲーションシステム9の半導体記憶メモリに記憶され、以降、ナビゲーションシステム9を携行する際の地図表示に供される。
【0004】
ところで、上記何れのナビゲーションシステムにあっても、地図ディスク11に収められた地図は“北”を上にして作られており、ナビゲーションシステム9の画面に映し出される地図も画面の上を北にしているが、このようなナビゲーションシステム9を屋外で使用する場合は、コンパス(磁石)を使って北を確認し、画面の上を北に向けてから表示地図と周囲の地形とを見比べなければならず、使い勝手が悪いうえ、コンパスを所持していない場合には誤った判断を否めないという不都合があった。
【0005】
そこで、ナビゲーションシステム9に地磁気センサやジャイロセンサ等の方位位置検出手段を設け、この方位位置検出手段で検出されたシステム本体の方位情報に基づいて、表示地図の向きを修正するものが知られている。例えば、図9に示すように、ナビゲーションシステム9を持ったまま向きを変えると、その動きに伴って画面上の地図表示の向きを変えるようにした技術が知られている。すなわち、北に正対しているときは表示地図も北を上にしている(例えば、南北に延びる道路13と北方位マーク14が並行している)が、時計周り方向に45度向きを変えると、それに伴って表示地図の向きも変わり(北東に延びる道路17の先が上になる)、さらに、90度に向きを変えると同様に表示地図の向きも変わる(東に延びる道路18の先が上になる)ようになっている。
【0006】
ナビゲーションシステム9の使用者は、画面上の現在位置マーク12の向きを自分の進もうとする道に合わせればよい。例えば、東に向かう道路18を進みたい場合は、90度向きを変えたときに現在位置マーク12の向きが道路18を指し示すので、そのまま前方に足を進めればよい。表示地図の方位と実際の地形の方位が対応しているため、進行方向に目標とする道路18が存在する。
【0007】
ところで、特に手持ちのナビゲーションシステム9にあっては、手や体の細かな動きに伴うシステム本体の微妙な方向変化が避けられない。このため、ごくわずかな方位変化でも表示地図の向きが修正されてしまい、画面の書き換えが頻発して見にくいばかりか、修正処理されている間、地図を利用できないという不都合がある。
【0008】
そこで、特開平7−280582号公報には、システム本体の方位変化が所定角度を越えない限り、表示地図の修正を行わないようにした技術が開示されている。この技術によれば、所定角度を仮に45度とすると、図10に示すように、体の向きが45度まで変化しても地図表示はまったく変わらず、例えば、90度に変化すると表示地図の向きを修正するようになっている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報記載の技術にあっては、所定角度以内の方位変化をまったく無視する構成となっていたため、例えば、所定角度を45度とした場合は表示地図の方向と実際の地形の方向との間に最大45度もの方位ずれを生じることとなり、特に多方向の道が入り組んだ複雑な交差点での方位判断に支障をきたすという問題点がある。
なお、所定角度を小さくすれば、上記の方位ずれを少なくできるものの、前述の不都合(画面の書き換えが頻発して見にくいうえ、修正されている間、地図を利用できない)をもたらすから好ましくない。
【0010】
また、このようなナビゲーション装置にあっては、電子コンパス機能として計測した方位を単独あるいは地図とともに表示することが多いが、この方位の表示と地図の方位とが一致せず、使いにくかったり、方位を誤認したりするという不都合がある。例えば、方位は16方位だが、地図は30度以上回転したらその方位に回転されるといったずれを生じる。さらにまた、地図の回転にあっても地図回転の角度がいろんな回転角度をとり得るため、地図回転に必要な様々なsin、cosの値をナビゲーションシステムに記憶させておく必要があり、メモリ容量が多くなってコスト高になる。
【0011】
そこで本発明は、システム本体の微妙な方向変化に伴う表示地図の書き換えを抑制し、しかも、表示地図の方向と実際の地形の方向とを合わせやすくして、例えば、多方向の道が入り組んだ複雑な交差点での方位判断に支障をきたさない地図表示装置の提供を目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、自身の現在位置を検出する位置検出手段と、自身の方位を検出する方位検出手段と、地図情報を格納する格納手段と、前記位置検出手段で検出された現在位置に対応する地図情報を前記格納手段から検索する検索手段と、前記検索された地図情報の向きを前記方位検出手段で検出された方位に基づいて修正する修正手段と、前記修正手段から出力された地図情報と現在位置を示すマークとを合成処理して表示手段に表示させると共に、前記方位検出手段で検出された方位を実方位情報として表示手段に表示させる表示制御手段とを備え、前記修正手段は、前記方位検出手段の方位測定範囲をM等分して各等分エリアを越えて前記方位検出手段の出力が変化した場合に前記地図情報の方位修正を行うとともに、該方位修正を行う際は各等分エリアの二等分線上に地図情報の東西南北が一致するように方位修正を行い、且つ、前記方位検出手段で検出された方位が変化する度に前記実方位情報の表示更新を行うことを特徴とする。
請求項2記載の発明は、自身の現在位置を検出する位置検出手段と、自身の方位を検出する方位検出手段と、自身の傾斜を検出する傾斜検出手段と、地図情報を格納する格納手段と、前記位置検出手段で検出された現在位置に対応する地図情報を前記格納手段から検索する検索手段と、前記検索された地図情報の向きを前記方位検出手段で検出された方位に基づいて修正する修正手段と、前記修正手段から出力された地図情報と現在位置を示すマークとを合成処理して表示手段に表示させると共に、前記方位検出手段で検出された方位を実方位情報として表示手段に表示させる表示制御手段とを備え、前記修正手段は、前記傾斜検出手段の出力が基準値以内のときに、前記方位検出手段の方位測定範囲をM等分して各等分エリアを越えて前記方位検出手段の出力が変化した場合に前記地図情報の方位修正を行うとともに、該方位修正を行う際は各等分エリアの二等分線上に地図情報の東西南北が一致するように方位修正を行い、且つ、前記方位検出手段で検出された方位が変化する度に前記実方位情報の表示更新を行う一方、前記傾斜検出手段の出力が基準値以内でないときに、所要の警告を発することを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1又は請求項2記載の発明において、前記修正手段は、前記各等分エリアを越えて前記方位検出手段の出力が変化したうえ、若干の不感帯も越えた場合に前記地図情報の方位修正を行うことを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1又は請求項2記載の発明において、前記修正手段は、前記各等分エリアを越えて前記方位検出手段の出力が変化した場合、その越えた時間が一時的なものである場合は前記地図情報の方位修正を行わないことを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項1又は請求項2記載の発明において、前記表示制御手段は、前記方位検出手段で検出された方位が前記M等分した等分エリアの何れかのエリアにある時はこのエリアの前記二等分線上の向きに沿って行う方位の表示を、前記地図表示と同時にあるいは地図表示から独立して行うことを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、GPSアンテナ一体型の携帯用地図表示装置に適用した一実施例として図面を参照しながら説明する。
図1において、20は携帯型の地図表示装置である。この地図表示装置20は上端面にGPSアンテナ21を取り付けるとともに、前面に液晶ディスプレイ22(22aは現在位置を示すマーク)とキースイッチ群23(例えば、上下左右の方向キー24〜27やOKキー28及びキャンセルキー29など)を設け、且つ、右側面にスライド式の電源スイッチ30、下端面に小型のメモリカード31(便宜的に「スマートメディア」とする)の挿入口32を設けて構成されている。もちろん、メモリカード31の代わりにフラッシュメモリを採用してもよいし、CD−ROMドライブやDVD−ROMドライブを用いてもよい。
【0014】
図2は、地図表示装置20の内部ブロック図であり、40はGPSアンテナ21の受信信号を復調して現在位置を測位するGPS受信部(位置検出手段)、41はキースイッチ群23を含む操作部、42は地図表示に必要なプログラムやデータを格納したROM、43はそのプログラムを実行するCPU(検索手段、修正手段、表示制御手段)、44はCPU43のワーキングエリアとして用いられるRAM、45は液晶ディスプレイ22を含む表示部、46はメモリカード31との信号インターフェイスをとるメモリI/O、47は地磁気センサ(地球の磁気を検出して地図表示装置20の方位を検出するもの)やジャイロセンサ(例えば、ループ状の光ファイバーを時計周りと反時計周りに周回する一対の光信号の周回時間差に基づいてループ状光ファイバーに加えられた回転角を測定するもの)を含む方位検出部(方位検出手段)、48は各部を接続するバスである。
【0015】
メモリカード31(格納手段)は、例えば、図8のマップサーバ8から適宜にダウンロード(転送)された地図情報を格納するものであり、地図ディスクの記憶容量(540MB)には及ばないものの、取り敢えず必要な地図情報だけを格納するのに充分な記憶容量を持つものである。
図3は、メモリカード31に格納された地図情報を示す図であり、例えば、関東・中部地区の全体図M1(最小縮尺の地図)を第1層に位置させるとともに、同区分図M1/1〜M1/n(中間縮尺の地図)を第2層に位置させ、且つ、同詳細図M1/1/1〜M1/1/m(最大縮尺の地図)を第3層に位置させた階層構造を有している。この構造によれば、1枚の全体図に対して、区分図はn枚、詳細図はm枚格納されている。
【0016】
なお、縮尺の関係は、「全体図」<「区分図」<「詳細図」で、図示の例ではこの3種類の縮尺地図が格納されているが、これは説明を簡単化するための便宜例に過ぎない。実際にはもっと多くの種類の縮尺地図が格納されており、それに伴ってメモリカード31の階層構造も3層以上に複雑になっている。
また、地図情報は、道路データ、交差点データ、地図描画データ及び文字データなどを有しており、これらのデータは単独で又は組み合わせて用いられるようになっている。
【0017】
図4は、CPU43で実行される「表示地図回転処理プログラム」の要部フローチャートである。このプログラムは所定の時間ごとに実行され、又は方位検出部47の出力割り込みに応答して実行される。プログラムを開始すると、まず、方位検出部47から方位検出信号を読み込み(S0)、その信号に基づいて、方位変化の有無を判定する(S1)。この判定は、先回実行時の方位検出部47の出力と今回の方位検出部47の出力との差分をとり、この差分値がノイズ等のマージン余裕を考慮したしきい値を越えたときに方位変化ありと判定する。方位変化なしの場合はプログラムを終了し、方位変化ありの場合は、“方位表示更新処理”を実行する(S2)。
【0018】
ここで、方位表示更新処理とは、図5に示す方位マーク50の表示を更新する処理である。このような方位マーク50は、図5のようなデザインで画面上に大きく表示して電子コンパスのように用いることもできるし、また、画面のコーナ等に小さく表示して地図表示と併用することもできるように切り換え可能になっている。地図表示と併用する場合、この方位マーク50は、地図表示の邪魔にならない液晶ディスプレイ22の適宜位置(例えば、画面のコーナ部分)に表示される。方位マーク50のデザインは液晶ディスプレイ22の解像度や表示色などを考慮して適当に決めればよいが、少なくとも、以下のオブジェクトを備えていることが望ましい。
【0019】
(1)東西南北を示すメッセージオブジェクト51〜54:
図では45度方向に“北”、135度方向に“東”、225度方向に“南”、315度方向に“西”の各2バイト文字相当のメッセージオブジェクト51〜54を表示しているが、英語表記の方位の頭文字(NWES)であってもよい。なお、各メッセージオブジェクト51〜54の図面上の表示位置は、方位検出部47で検出された北方向を45度(液晶ディスプレイ22の上を0度とする)と仮定した場合の例である。
【0020】
(2)方位指針オブジェクト55〜62:
図では45度ごとの方向を示す8本の方位指針オブジェクト55〜62を表示しているが、この本数に限らない。2N本(但し、Nは2以上の整数)であればよい。なお、北方向を示す方位指針オブジェクトと南方向を示す方位指針オブジェクト(図では符号55と59の方位指針オブジェクト)については、色や塗りつぶしパターンを変えて他の方位指針オブジェクトと区別すべきである。
【0021】
(3)実方位オブジェクト64、65:
方位検出部47で検出された実方位(地図表示装置20の上端側の方位、言い換えれば液晶ディスプレイ22の上側の方位)を表示するためのオブジェクトである。例えば、現在の実方位を300度とすると、図では方位指針オブジェクト55〜62の周囲に設けられたリング状目盛63の外側にグラフィカルな逆三角形の実方位オブジェクト64を表示し、さらに、方位マーク50の下側に数値読取り用の実方位オブジェクト65を表示している。これら二つの実方位オブジェクト64、65のうち特に逆三角形の実方位オブジェクト64は必須である。後述するように、この実方位オブジェクト64を表示地図の上指標として利用するからである。
【0022】
上記の方位指針オブジェクト55〜62は等間隔(図では45度間隔)で8本設けられているが、そのうちの4本は常に液晶ディスプレイ22の上下左右を指している。例えば、図示の例では、0度方向の方位指針オブジェクト62が液晶ディスプレイ22の上を指し、90度方向の方位指針オブジェクト56が液晶ディスプレイ22の右を指し、180度方向の方位指針オブジェクト58が液晶ディスプレイ22の下を指し、270度方向の方位指針オブジェクト60が液晶ディスプレイ22の左を指している。
【0023】
そして、現在の北方向は45度方向の方位指針オブジェクト55で示されているから、液晶ディスプレイ22の上を指し示す方位指針オブジェクト62は、北西(方位角で315度)を示しているが、この方位角(315度)は方位ずれを含んでおり正しくない。方位ずれのない正しい方位角は実方位オブジェクト64、65で示された300度である。したがって、実際の使用にあたっては、後述するように、方位指針オブジェクト62を一応の目安として使い、実質的な図面の上方向は逆三角形の実方位オブジェクト64の方向であるとみなして進行方向の判読等を行うことになる。
【0024】
次に、地図情報の回転表示処理について説明する。方位表示更新処理を完了すると、まず、方位の変化が“所定角度”以上であるか否かを判定し(S3)、所定角度以上である場合は、さらに“不感帯”を越えているか否かを判定し(S4)、所定角度以上で且つ不感帯も越えている場合にその方位変化分だけ地図情報の方位を修正して液晶ディスプレイ22の表示を更新する(S5)。
【0025】
図6は、“所定角度”と“不感帯”を示す概念図である。図6において、θiは前記方位指針オブジェクト55〜62の表示角度であり、その実値は0度、45度、90度、135度、180度、225度、270度又は315度である。点Pを通るこれら角度の線66は発明の要旨に記載の二等分線に相当する。
θiの両側に設けられたΔθaとΔθa′は上記所定角度(Δθa+Δθa′は発明の要旨に記載の等分エリア)に相当し、方位検出部で検出された実方位がθi−Δθa又はθi+Δθa′の範囲を超えたときにステップS3の判定結果がYESとなる。また、Δθb及びΔθb′は上記不感帯に相当し、方位検出部で検出された実方位がθi−Δθa又はθi+Δθa′の範囲を超え、さらにΔθb又はΔθb′の範囲も越えたときにステップS4の判定結果がYESとなって、地図情報の方位修正(回転修正)が行われる。
【0026】
したがって、以上の実施の形態によれば、方位検出部で検出された実方位がθi−Δθa−Δθb又はθi+Δθa′+Δθb′の範囲を超えない限り、地図情報の回転修正が行われないので、例えば、θi=315度、Δθa=Δθa′=22.5度、Δθb=Δθb=3度とすると、方位検出部で検出された実方位が289.5度から340.5度の範囲にあれば、地図情報の回転修正が行われないから、地図表示装置20の微妙な方向変化に伴う表示地図の頻繁な書き換えを抑制でき、見やすさを改善することができる。
【0027】
ところで、表示図面の上下左右はθiで表されるが、このθiと実方位とは正確に対応しない。最大で22.5度+3度(Δθa+Δb又はΔθa+Δb)の方位ずれを生じる可能性がある。しかし、本実施の形態では、二つの実方位オブジェクト64、65によって実方位を液晶ディスプレイ22に表示するので、正しい方位を把握することができ、仮に上記の方位ずれを生じたとしても、表示地図と実際の地形との照合に際して何らの支障もない。既述のとおり、逆三角形の実方位オブジェクト64を図面の上方向とみなして進行方向の判読等を行えばよいからである。
【0028】
なお、本発明の実施の形態は、上記例示のものに限らない。その思想の範囲で様々な変形が可能であり、例えば、方位検出部で検出された実方位がθi−Δθa−Δθb又はθi+Δθa′+Δθb′の範囲を超えた場合でも、それが一時的なものであれば表示地図の方位修正を行わないようにしてもよい。
また、地磁気センサを傾けて使用した場合、正しく動作しないことがあるため、地図表示装置20に傾斜センサを取り付け、地磁気センサの動作が不安定になる程度まで傾斜して使用された場合に液晶ディスプレイ22に警告(例えば、“水平にしてください”)を表示するようにしてもよい。
上記実施の形態では、方位指針オブジェクトを8本(したがって、8方位)としているが、この本数は便宜値である。本数を増やすほど計測精度を高めることができる。実用上は16本〜32本あれば十分である。すなわち、必要上十分な計測精度を得られるとともに、地図の回転角度を計算するsin、cosの値も上記本数分だけ持てばよく、従来例のように予想される全ての値を持とうとするものに比べて遥かに少ないメモリ容量で済む。
【0029】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、方位検出手段の方位測定範囲をM等分して各等分エリアを越えて方位検出手段の出力が変化した場合に方位修正を行うとともに、該方位修正を行う際は各等分エリアの二等分線上に地図情報の東西南北が一致するように方位修正を行うようにしたので、表示図面の向きが常にM個の等分エリアの二等分線の何れかに合致し、例えば、M=8とすると、上記二等分線は「北」、「北東」、「東」、「東南」、「南」、「南西」、「西」、「北西」となるので、表示地図の向きを感覚的に把握しやすく、多少の方位ずれがあったとしても方向を合わせやすい。
したがって、システム本体の微妙な方向変化に伴う表示地図の書き換えを抑制し、しかも表示地図の方向と実際の地形の方向とを合わせやすいから、例えば、多方向の道が入り組んだ複雑な交差点での方位判断に支障をきたさない地図表示装置を提供できる。
また、あらかじめM等分したエリアの方位に地図の方位を合わせるので、地図の回転表示に必要なsin、cosの値を少なくでき、メモリ容量を削減してコストダウンを測ることができる。
しかも、方位検出手段で検出された方位を「実方位情報」としても表示できるようにし、且つ、この「実方位情報」の表示更新を、方位検出手段で検出された方位が変化する度に行うようにしたので、表示図面の向きがM個の等分エリアの二等分線の何れかに合致しない場合であっても、この実方位情報によって、表示画面の微細な方位変化を常に表示し続けることができる。
請求項2記載の発明によれば、傾斜検出手段の出力が基準値以内でないときに、地図情報の方位修正を行わず、所要の警告を発するので、特に地磁気センサを方位検出手段に用いた場合の不都合(傾けて使用すると正しく動作しないことがある)を回避できる。
請求項3記載の発明によれば、請求項1又は請求項2記載の発明において、各等分エリアを越えて方位検出手段の出力が変化したうえ、若干の不感帯も越えた場合に方位修正を行うので、方位修正の実行動作にヒステリシス特性を持たせることができ、等分エリア境界での頻繁な修正動作を回避することができる。
請求項4記載の発明によれば、請求項1又は請求項2記載の発明において、各等分エリアを越えて方位検出手段の出力が変化した場合、その越えた時間が一時的なものである場合は方位修正を行わないので、不要な方位修正を回避することができる。
請求項5記載の発明によれば、請求項1又は請求項2記載の発明において、表示制御手段は、前記方位検出手段で検出された方位が前記M等分した等分エリアの何れかのエリアにある時はこのエリアの前記二等分線上の向きに沿って行う方位の表示を、前記地図表示と同時にあるいは地図表示から独立して行うので、この表示を利用することにより、特に方位ずれがある場合の表示地図の向きを正しく認識することができる。
また、方位表示の方向と回転表示した地図の方位とが一致するので、方位の読取りが容易であるうえ、方位の誤解も生じない。
【図面の簡単な説明】
【図1】地図表示装置の外観図である。
【図2】地図表示装置の内部ブロック図である。
【図3】メモリカード内の地図情報の格納構造図である。
【図4】表示地図回転処理プログラムのフローチャートである。
【図5】方位マークのレイアウト図である。
【図6】所定角度と不感帯の概念図である。
【図7】車載用ナビゲーションシステムの構成図である。
【図8】マップサーバから携帯用の地図表示装置へ地図情報をダウンロードする際の概念図である。
【図9】表示地図の回転修正図である。
【図10】公報記載の技術による表示地図の回転修正図である。
【符号の説明】
Δθa+Δθa′ 等分エリア
Δθb、Δθb′ 不感帯
31 メモリカード(格納手段)
40 GPS受信部(位置検出手段)
43 CPU(検索手段、修正手段、表示制御手段)
45 表示部(表示手段)
47 方位検出部(方位検出手段)
66 線(二等分線)
Claims (5)
- 自身の現在位置を検出する位置検出手段と、
自身の方位を検出する方位検出手段と、
地図情報を格納する格納手段と、
前記位置検出手段で検出された現在位置に対応する地図情報を前記格納手段から検索する検索手段と、
前記検索された地図情報の向きを前記方位検出手段で検出された方位に基づいて修正する修正手段と、
前記修正手段から出力された地図情報と現在位置を示すマークとを合成処理して表示手段に表示させると共に、前記方位検出手段で検出された方位を実方位情報として表示手段に表示させる表示制御手段とを備え、
前記修正手段は、前記方位検出手段の方位測定範囲をM等分して各等分エリアを越えて前記方位検出手段の出力が変化した場合に前記地図情報の方位修正を行うとともに、該方位修正を行う際は各等分エリアの二等分線上に地図情報の東西南北が一致するように方位修正を行い、且つ、前記方位検出手段で検出された方位が変化する度に前記実方位情報の表示更新を行うことを特徴とする地図表示装置。 - 自身の現在位置を検出する位置検出手段と、
自身の方位を検出する方位検出手段と、
自身の傾斜を検出する傾斜検出手段と、
地図情報を格納する格納手段と、
前記位置検出手段で検出された現在位置に対応する地図情報を前記格納手段から検索する検索手段と、
前記検索された地図情報の向きを前記方位検出手段で検出された方位に基づいて修正する修正手段と、
前記修正手段から出力された地図情報と現在位置を示すマークとを合成処理して表示手段に表示させると共に、前記方位検出手段で検出された方位を実方位情報として表示手段に表示させる表示制御手段とを備え、
前記修正手段は、
前記傾斜検出手段の出力が基準値以内のときに、前記方位検出手段の方位測定範囲をM等分して各等分エリアを越えて前記方位検出手段の出力が変化した場合に前記地図情報の方位修正を行うとともに、該方位修正を行う際は各等分エリアの二等分線上に地図情報の東西南北が一致するように方位修正を行い、且つ、前記方位検出手段で検出された方位が変化する度に前記実方位情報の表示更新を行う一方、
前記傾斜検出手段の出力が基準値以内でないときに、所要の警告を発することを特徴とする地図表示装置。 - 前記修正手段は、前記各等分エリアを越えて前記方位検出手段の出力が変化したうえ、若干の不感帯も越えた場合に前記地図情報の方位修正を行うことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の地図表示装置。
- 前記修正手段は、前記各等分エリアを越えて前記方位検出手段の出力が変化した場合、その越えた時間が一時的なものである場合は前記地図情報の方位修正を行わないことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の地図表示装置。
- 前記表示制御手段は、前記方位検出手段で検出された方位が前記M等分した等分エリアの何れかのエリアにある時はこのエリアの前記二等分線上の向きに沿って行う方位の表示を、前記地図表示と同時にあるいは地図表示から独立して行うことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の地図表示装置。
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