JP4489447B2 - 車載用ナビゲーション装置及びその立体地図表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、地図を立体的（３Ｄ：three-dimension ）に表示する機能と、通信機を介して他車の情報を取得する機能とを有する車載用ナビゲーション装置及びその立体地図表示方法に関する。

車載用ナビゲーション装置は、地図データを記録したＤＶＤ（Digital Versatile Disk）又はＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等の地図データ記憶装置と、表示装置と、ジャイロ、ＧＰＳ（Global Positioning System ）受信機及び車速センサ等の車両の現在位置及び現在方位を検出する車両位置検出装置とを有している。そして、車両の現在位置を含む地図データを地図データ記憶装置から読み出し、該地図データに基づいて車両位置の周囲の地図画像を描画すると共に、車両位置マーク（ロケーション）を地図画像に重ね合わせて表示し、車両の移動に応じて地図画像をスクロール表示したり、地図画像を画面に固定し車両位置マークを移動させたりして、車両が現在どこを走行しているのかを一目で判るようにしている。

また、通常、車載用ナビゲーション装置には、ユーザが所望の目的地に向けて道路を間違うことなく容易に走行できるようにした経路誘導機能が搭載されている。この経路誘導機能によれば、地図データを用いて出発地から目的地までを結ぶ最もコストが低い経路を横型探索法又はダイクストラ法等のシミュレーション計算を行って自動探索し、その探索した経路を誘導経路として記憶しておき、走行中、地図画像上に誘導経路を他の道路とは色を変えて太く描画して画面表示したり、車両が誘導経路上の進路を変更すべき交差点に一定距離内に近づいたときに、地図画像上の進路を変更すべき交差点に進路を示す矢印を描画して画面表示したりすることで、ユーザを目的地まで案内する。

なお、コストとは、距離を基に、道路幅員、道路種別（一般道か高速道かなど）、右折及び左折等に応じた定数を乗じた値や車両の走行予測時間などであり、誘導経路としての適正の程度を数値化したものである。距離が同一の２つの経路があったとしても、ユーザが例えば有料道路を使用するか否か、距離を優先するか時間を優先するかなどを指定することによりコストは異なったものとなる。

近年、ナビゲーション装置に搭載されるマイクロコンピュータの高性能化や地図データを記憶する記憶媒体の大容量化が著しく、それに伴って車載用ナビゲーション装置の画面に平面的な地図だけでなく立体的な地図（以下、３Ｄ地図ともいう）を表示できるようになった。また、一部の建築物等については、実際の建築物等の画像を３Ｄポリゴンモデルに張り付けて地図上に描画するものもある。このような車載用ナビゲーション装置では、車両から見える実際の風景と殆ど同じ画像が表示装置に表示されるので、経路上の目印がより一層わかりやすくなるという利点を有している。

なお、３Ｄ地図では道路等が建築物の陰に隠れて見えなくなり、誘導経路がわかりにくくなることがある。このような問題点を解決すべく、特開２０００−１１２３４３号公報（特許文献１）及び特開２００１−１０８４５８号公報（特許文献２）等には、建築物の一部をワイヤフレーム表示（輪郭線のみの透明表示）又は半透明で表示して、経路の視認性を向上させることが記載されている。

また、近年、車載用ナビゲーション装置の高機能化の要求に伴い、通信機能が搭載されるようになった。この種の車載用ナビゲーション装置では、車両外部から交通情報等を取得してユーザに知らせたり、取得した交通情報を用いて渋滞箇所を避けた誘導経路を自動探索し、目的地までの走行時間を短縮することが可能である。更に、近年、他の車両と直接又は所定のサーバを介して通信を行い、車両の位置及び走行状態（経路及び速度等）などの情報を相互に交換する通信システムが提案されている。このような通信システムは、車−車間通信と呼ばれている。
特開２０００−１１２３４３号公報 特開２００１−１０８４５８号公報

ところで、車両を運転していると、例えば信号機のない交差点で建築物の陰から車両が突然飛び出してきて、びっくりすることがある。

以上から、本発明は他車両の位置情報を取得して３Ｄ地図上に表示し、建築物の陰からの車両の飛び出しによる事故を未然に防ぐことができる車載用ナビゲーション装置及びその立体地図表示方法を提供することである。

上記した課題は、地図データを記憶する地図データ記憶手段と、車両の現在位置を検出する車両位置検出手段と、表示装置と、通信機と、前記車両位置検出手段で検出した車両の現在位置に基づいて前記地図データ記憶手段、前記通信機及び前記表示装置を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記表示装置に立体地図を表示する際に、前記車両の前方の一定範囲内の建築物を半透明の画像で表示し、それよりも遠方の建築物はテクスチャ処理又は実際の建築物の画像を張り付けた３Ｄポリゴンモデルで表示するとともに、前記通信機を介して他車両の位置情報を取得し、前記地図データと前記他車両の位置情報とから前記一定範囲内の建築物のうち前記他車両を隠す建築物の有無を判定し、前記他車両を隠す建築物があると判定したときには当該建築物の画像の透明度を高くするか、又は当該建築物をワイヤフレームで表示することを特徴とする車載用ナビゲーション装置により解決する。

また、上記した課題は、地図データに基づいて立体地図を描画して表示装置に表示する車載用ナビゲーション装置の立体地図表示方法において、自車両の前方の一定範囲内の建築物を半透明の画像で表示し、それよりも遠方の建築物はテクスチャ処理又は実際の建築物の画像を張り付けた３Ｄポリゴンモデルで表示するとともに、通信機を介して他車両の位置情報を取得し、前記地図データと前記他車両の位置情報とから前記一定の範囲内の建築物のうち他車両を隠す建築物の有無を判定し、他車両を隠す建築物があると判定したときには当該建築物の透明度を高くするか又は当該建築物をワイヤフレームで表示することを特徴とする車載用ナビゲーション装置の立体地図表示方法により解決する。

本発明においては、通信機を介して他車両の位置情報を取得し、地図データと他車両の位置情報とから他車両を隠す建築物の有無を判定する。そして、他車両を隠す建築物が有ると判定したときは、他車両を隠す建築物の画像を透明又は半透明の画像で表示して、他車両の画像を認識できるようにする。

これにより、実際には運転者から見えないところを走行している車両の位置を認識することができて、建築物の陰からの他車両の飛び出しによる事故を未然に防止することができる。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る車載用ナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。

３は他車両との間で通信を行うための通信機である。本実施形態の車載用ナビゲーション装置は、マルチホップ無線ネットワークにより車−車間通信を行う。マルチホップ無線ネットワークによる車−車間通信については後述する。

４は後述するナビゲーション装置本体１０を操作するための種々の操作ボタン等が設けられた操作部である。５はＧＰＳ衛星から送られてくるＧＰＳ信号を受信して車両の現在位置（緯度・経度）を検出するＧＰＳ受信機である。６は自立航法センサであり、この自立航法センサ６は、車両回転角度を検出するジャイロ等の角度センサ６ａと、一定の走行距離毎にパルスを発生する走行距離センサ６ｂとにより構成されている。

７は液晶パネル等の表示装置である。ナビゲーション装置本体１０は、表示装置７に車両の現在位置の周囲の地図を表示したり、出発地から目的地までの誘導経路や車両位置マーク及びその他の案内情報を表示する。９は音声により運転者に案内情報を提供するためのスピーカーである。

ナビゲーション装置本体１０は以下のものから構成されている。１１は地図データを記憶したＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、１２はＨＤＤ１１から読み出された地図データを一時的に記憶するバッファメモリである。

ＨＤＤ１１に記録された地図データは、1/12500 、1/25000 、1/50000 及び1/100000等の縮尺レベルに応じて適当な大きさの緯度幅及び経度幅に区切られており、道路等は緯度及び経度で表現された頂点（ノード）の座標集合として記憶されている。道路は２以上のノードの連結からなり、２つのノードを連結した部分はリンクといわれる。また、地図データは、（１）道路リスト、ノードテーブル及び交差点構成ノードリスト等からなる道路レイヤ、（２）地図画面上に道路、建築物、公園及び河川等を表示するための背景レイヤ、（３）市区町村名などの行政区画名、道路名及び交差点名等の文字や地図記号等を表示するための文字・記号レイヤ等により構成されている。更に、地図データには、建築物等を３Ｄ表示するためのポリゴンデータが含まれている。このポリゴンデータにより描画される３Ｄポリゴンモデルに対しテクスチャ処理又は実際の建築物の画像を張り付けることにより、リアル感のある３Ｄ地図画像が作成される。

１３は通信機３と接続されるインターフェース、１４は操作部４と接続されるインターフェース、１５はＧＰＳ受信機５と接続されるインターフェース、１６は自立航法センサ６と接続されるインターフェースである。

１７はマイクロコンピュータにより構成される制御部である。制御部１７は、インターフェース１５，１６から入力される信号を基に車両の現在位置を検出したり、ＨＤＤ１１から所定の範囲の地図データをバッファメモリ１２に読み出したり、バッファメモリ１２に読み出した地図データを用いて設定された探索条件で出発地から目的地までの誘導経路を探索するなど、種々の処理を実行する。

２０はバッファメモリ１２に読み出された地図データを用いて地図画像を描画する地図描画部、２１は動作状況に応じた各種メニュー画面（操作画面）や車両位置マーク及びカーソル等の各種マークを描画する操作画面・マーク描画部である。

２２は制御部１７で探索した誘導経路を記憶する誘導経路記憶部、２３は誘導経路を描画する誘導経路描画部である。誘導経路記憶部２２には、制御部１７によって探索された誘導経路の全ノードが出発地から目的地まで記憶される。誘導経路描画部２３は、誘導経路記憶部２２から誘導経路情報（ノード列）を読み出して、他の道路とは異なる色及び太さで描画する。

２４は画像合成部である。この画像合成部２４は、地図描画部２０で描画された地図画像に、操作画面・マーク描画部２１で描画された各種マークや操作画面、又は誘導経路描画部２３で描画された誘導経路などを重ね合わせて表示装置７に出力する。２５は音声出力部であり、制御部１７からの信号に基づいて音声信号をスピーカー８に供給する。

このように構成された車載用ナビゲーション装置において、制御部１７は、ＧＰＳ受信機４で受信したＧＰＳ信号と、自立航法センサ６から入力した信号とから車両の現在位置及び車両の向きを検出する。そして、ＨＤＤ１１から車両の現在位置の周囲の地域の地図データをバッファメモリ１２に読み出す。地図描画部２０は、バッファメモリ１２に読み出された地図データに基づいて地図画像を生成し、表示装置７に車両の現在位置の周囲の地図画像を表示する。その後、制御部１７は、地図画像上に車両の現在位置を示す車両位置マークを重ね合わせて表示し、車両の移動に伴って地図画像上の車両位置マークを移動させたり、地図画像をスクロールする。

また、ユーザが操作部３を操作して目的地を設定すると、制御部１７は車両の現在位置を出発地とし、予め設定された条件で出発地から目的地までの誘導経路を探索し、探索により得られた誘導経路を誘導経路記憶部２２に記憶する。そして、制御部１７は、車両の走行に伴って適宜案内情報を出力し、車両を目的地まで誘導経路に沿って走行するように案内する。

図２はマルチホップ無線ネットワークによる車−車間通信の概要を示す模式図である。マルチホップ無線ネットワークによる車−車間通信では、相手先（他の車両又は移動しない通信施設）と直接通信できない場合、発信元から発信された信号（パケット信号）は、他の車両に搭載された通信機を経由（ホップ）して相手先に伝送される。

発信元の通信機は、パケット信号のヘッダに発信元アドレスと相手先（宛て先）を指定する情報（アドレス又はその他の情報：以下、相手先指定情報という）を付加して発信する。パケット信号を受信した通信機は、ヘッダに付加された相手先指定情報を調べて、自身（自通信装置）宛ての場合はパケット信号を取り込み、自身宛てでない場合又は他にも相手先がある場合はパケット信号を転送する。

本実施形態の車載用ナビゲーション装置では、他車両の位置情報を取得する際に、自車両の周囲の一定範囲内にいる車両を相手先としてパケットを発信する。この場合、車載用ナビゲーション装置は自車位置を中心として一定の緯度幅及び経度幅で囲まれた範囲を示す緯度・経度の情報を相手先指定情報とする。

図３は本実施形態の車載用ナビゲーション装置の３Ｄ地図表示時の動作を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１１において、制御部１７はＧＰＳ受信機５及び自立航法センサ６から入力した信号により自車位置の緯度・経度を検出する。そして、ＨＤＤ１１から自車位置の周囲の地域の地図データをバッファメモリ１２に読み出す。地図描画部２０は、バッファメモリ１２に読み出された地図データを基に３Ｄ地図を描画し、表示装置７に表示する。

次に、ステップＳ１２に移行し、制御部１７は通信機３を介して車−車間通信を行い、他車両の位置及び走行状態（経路及び速度等）などの情報を取得する。そして、ステップＳ１３に移行して、３Ｄ地図上に他車両の画像を表示する。図４に、３Ｄ地図上に他車両の画像を表示した画面表示例（模式図）を示す。

この図４に示すように、本実施形態の車載用ナビゲーション装置では、３Ｄ地図を表示するときに、自車両の現在位置よりも後方の建築物についてはワイヤフレームで表示する。また、自車両の現在位置よりも前方の建築物については、テクスチャ処理又は実際の建築物の画像を張り付けた３Ｄポリゴンモデルを表示する。そして、この３Ｄ地図上に車−車間通信で取得した他車両の位置情報に基づいて他車両の画像を描画する。

次に、ステップＳ１４に移行し、制御部１７は他車両の画像を隠す建築物の画像の有無を判定する。そして、制御部１７が、他車両の画像を隠す建築物の画像が無いと判定した場合は処理を終了し、他車両の画像を隠す建築物の画像が有ると判定した場合は、ステップＳ１５に移行して、他車両を隠す建築物の画像を半透明に表示する。図５に、他車両を隠す建築物の画像を半透明に表示した画面表示例（模式図）を示す。この図５に示すように、ユーザは建築物の後に隠れた他車両を半透明に表示された建築物を通して確認することができる。

本実施形態では、上述したように、車−車間通信により他車両の位置情報を取得して３Ｄ地図上に他車両の画像を表示し、他車両の画像が建築物の画像に隠れている場合には他車両を隠す建築物の画像を半透明に表示するので、建築物の後の車両を確認することができる。これにより、建物の陰から車両が突然飛び出してきてびっくりすることがなくなり、衝突事故を未然に防ぐことができる。

（変形例１）
図６は、本発明の第１の実施形態の変形例１による画面表示例（模式図）を示す図である。変形例１では、自車両よりも後方の建築物をワイヤフレームで表示し、自車両の前方の一定範囲内の建築物は半透明の画像で表示し、それよりも遠方の建築物はテクスチャ処理又は実際の建築物の画像を張り付けた３Ｄポリゴンモデルで表示している。

但し、変形例１では、自車両の前方の一定範囲内の建築物のうち、他車両と重なる建築物の画像についてはワイヤフレームで表示する。これにより、建築物に重なる車両のうち比較的遠方にいる車両は３Ｄ地図上に表示されなくなるので、前記実施形態の効果に加えて、画面が見やすくなるという効果が得られる。他車両と重なる建築物の画像をワイヤフレームで表示する替わりに、画像の透明度を高くしてもよい。

（変形例２）
図７は、本発明の第１の実施形態の変形例２による画面表示例（模式図）を示す図である。変形例２においても、自車両よりも後方の建築物をワイヤフレームで表示し、自車両の前方の一定範囲内の建築物を半透明の画像で表示し、それよりも遠方の建築物はテクスチャ処理又は実際の建築物の画像を張り付けた３Ｄポリゴンモデルで表示している。

変形例２では、自車両の前方の一定範囲内の建築物のうち他車両と重なる建築物の画像については、スポットライトのように他車両の画像を中心とした円形の部分を透明に表示している。この変形例２においても、変形例１と同様の効果が得られる。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。この第２の実施形態の車載用ナビゲーション装置は、第１の実施形態と同様に３Ｄ地図を表示するのに加えて、車−車間通信により取得した他車両の情報を基に危険車両を判定し、運転者に知らせる機能を有している。なお、第２の実施形態の車載用ナビゲーション装置の基本的な構成は図１に示した第１の実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。

本実施形態の車載用ナビゲーション装置は、車−車間通信により取得した他車両の位置及び走行状態（速度、経路及び走行軌跡等）の情報に基づき、下記の（１）〜（５）の条件のいずれかに該当する車両を危険車両と判定する。

（１）自車両が走行中の道路と交差する狭い道路を走行中の車両であって、自車両及び他車両がこのままの速度で走行すると衝突の可能性がある車両。

（２）自車両が走行中の道路を走行している車両であって、このままの速度で走行すると追突する可能性がある車両。

（３）自車両の前方の一定範囲（例えば、１００ｍ以内）を走行している車両であって、速度が急激に低下した（急ブレーキをかけた）車両。

（４）自車両が走行中の道路を走行している車両であって、頻繁に車線変更を繰り返している車両。

（５）その他、挙動不審と判断される車両。例えば、その周囲の車両に比べて加速や減速が不自然な車両や、ブレーキをかける位置やタイミングが不自然な車両、又は走行軌跡が蛇行している車両等。

また、将来的に、運転者を撮影するカメラや運転者の脈拍又は呼吸の状態等を検出するセンサを車両に搭載することが提案されている。これらのカメラやセンサからの情報に基づいて運転者の異常を検出した場合に、当該運転者の乗る車両を危険車両と判定するようにしてもよい。

本実施形態の車載用ナビゲーション装置では、危険車両と判定した場合に、図８の画面表示例（模式図）に示すように、危険車両と判定した車両の周囲を囲む楕円形の目印を表示し、且つこの目印を点滅させる。図９に示すように、危険車両の手前の建築物を点滅表示してもよく、図１０に示すように危険車両が走行している道路を点滅表示してもよい。また、音声により危険車両の存在をユーザに知らせるようにしてもよい。

本実施の形態においては、第１の実施形態と同様の効果を得ることができるのに加えて、ユーザは危険な車両をいち早く認識することができ、危険を回避できるという効果を奏する。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について説明する。なお、第３の実施形態においても、車載用ナビゲーション装置の基本的な構成は図１に示した第１の実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。

３Ｄ地図表示方法の一つに、運転席から見たときの風景をシミュレーションしたリアル３Ｄ表示がある。本実施形態では、図１１の模式図に示すように、リアル３Ｄ表示を行うときに、建築物の低層部（例えば、１〜３階）の部分のみをワイヤフレームで表示する。これにより、建築物の後の他車両が確認できるようになる。

ところで、経路案内時の目印となるランドマーク、例えばコンビニエンスストア等の店舗は低層部にあることが多く、建築物の低層部を透明又は半透明に表示するとランドマークがわかりにくくなる。そこで、本実施形態においては、図１２の画面表示例に示すように、低層部にあるランドマークのアイコンを１階部分に大きく表示している。

なお、上述した第１〜第３の実施形態では、いずれもマルチホップ無線ネットワークにより他車両の位置及び走行状態の情報を取得するものとしたが、所定のサーバに対し自車両の位置及び走行状態の情報を送信するとともに、そのサーバを介してた車両の位置及び走行状態の情報を取得するようにしてもよい。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る車載用ナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。 図２はマルチホップ無線ネットワークによる車−車間通信の概要を示す模式図である。 図３は第１の実施形態の車載用ナビゲーション装置の３Ｄ地図表示時の動作を示すフローチャートである。 図４は、第１の実施形態の車載用ナビゲーション装置において、３Ｄ地図上に他車両の画像を表示した画面表示例（模式図）を示す図である。 図５は、第１の実施形態の車載用ナビゲーション装置において、他車両を隠す建築物の画像を半透明に表示した画面表示例（模式図）を示す図である。 図６は、第１の実施形態の変形例１による画面表示例（模式図）を示す図である。 図７は、第１の実施形態の変形例２による画面表示例（模式図）を示す図である。 図８は、本発明の第２の実施形態による画面表示例（模式図）を示す図である。 図９は、第２の実施形態の変形例による画面表示例（模式図）を示す図である。 図１０は、第２の実施形態の他の変形例による画面表示例（模式図）を示す図である。 図１１は、本発明の第３の実施形態による３Ｄ地図表示方法を示す模式図である。 図１２は、第３の実施形態による画面表示例（模式図）を示す図である。

符号の説明

３…通信機、
４…操作部、
５…ＧＰＳ受信機、
６…自立航法センサ、
７…表示装置、
９…スピーカー、
１０…ナビゲーション装置本体、
１１…ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、
１２…バッファメモリ、
１７…制御部、
２０…地図描画部、
２１…操作画面・マーク描画部、
２２…誘導経路記憶部、
２３…誘導経路描画部、
２４…画像合成部、
２５…音声出力部。

Claims (4)

1. 地図データを記憶する地図データ記憶手段と、
   車両の現在位置を検出する車両位置検出手段と、
   表示装置と、
   通信機と、
   前記車両位置検出手段で検出した車両の現在位置に基づいて前記地図データ記憶手段、前記通信機及び前記表示装置を制御する制御手段とを有し、
   前記制御手段は、前記表示装置に立体地図を表示する際に、前記車両の前方の一定範囲内の建築物を半透明の画像で表示し、それよりも遠方の建築物はテクスチャ処理又は実際の建築物の画像を張り付けた３Ｄポリゴンモデルで表示するとともに、前記通信機を介して他車両の位置情報を取得し、前記地図データと前記他車両の位置情報とから前記一定範囲内の建築物のうち前記他車両を隠す建築物の有無を判定し、前記他車両を隠す建築物があると判定したときには当該建築物の画像の透明度を高くするか、又は当該建築物をワイヤフレームで表示することを特徴とする車載用ナビゲーション装置。
2. 前記制御手段は、前記通信機を介して他車両の走行状態の情報を取得し、所定の基準に従って危険車両か否かの判定を行い、危険車両と判定したときには前記立体地図上に危険車両を示す表示を行うことを特徴とする請求項１に記載の車載用ナビゲーション装置。
3. 地図データに基づいて立体地図を描画して表示装置に表示する車載用ナビゲーション装置の立体地図表示方法において、
   自車両の前方の一定範囲内の建築物を半透明の画像で表示し、それよりも遠方の建築物はテクスチャ処理又は実際の建築物の画像を張り付けた３Ｄポリゴンモデルで表示するとともに、通信機を介して他車両の位置情報を取得し、
   前記地図データと前記他車両の位置情報とから前記一定の範囲内の建築物のうち他車両を隠す建築物の有無を判定し、
   他車両を隠す建築物があると判定したときには当該建築物の透明度を高くするか又は当該建築物をワイヤフレームで表示することを特徴とする車載用ナビゲーション装置の立体地図表示方法。
4. 前記他車両を隠す建築物の画像の透明度を高くするか又は当該建築物をワイヤフレームで表示する替わりに、前記他車両を隠す建築物の画像のうち前記他車両に対応する部分のみを透明とすることを特徴とする請求項３に記載の車載用ナビゲーション装置の立体地図表示方法。

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