JP5899052B2 - 傾斜角度算出装置、傾斜角度算出方法、傾斜角度算出プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、移動体が移動した地面の傾斜角度を算出する傾斜角度算出装置、傾斜角度算出方法、傾斜角度算出プログラムおよび記録媒体に関する。

従来、例えば、車両などの移動体に搭載されるナビゲーション装置による現在位置の特定方法には、衛星航法を用いた方法と自律航法を用いた方法とがある。近年のナビゲーション装置では、衛星航法と自律航法とを併用することにより、現在位置の特定精度を高めようとしている。衛星航法を用いた例としては、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を用いたものがある。

ＧＰＳを用いた場合、ナビゲーション装置は、ＧＰＳレシーバによりＧＰＳ衛星から電波を受信し、この電波の発信タイミングから受信タイミングまでの時間と、電波の伝播速度とから、ナビゲーション装置とＧＰＳ衛星との距離を算出する。これを、複数のＧＰＳ衛星に対して行うことにより、ナビゲーション装置は幾何学的に現在位置を特定することができる。

自律航法を用いた場合、例えば、ナビゲーション装置は、加速度センサにより車両の加速度を取得したり、ジャイロセンサにより車両の角速度を取得したり、車速パルス信号に基づいて車速を取得する。そして、ナビゲーション装置は、取得した加速度や角速度や車速などに基づいて現在位置を特定する。

例えば、ナビゲーション装置は、上記の方法により特定した現在位置に基づいて、現在位置周辺の地図を表す地図画像をディスプレイに表示したり、この地図画像上に自装置を搭載している車両（以下「自車両」という）の現在位置や進行方向を表す自車両アイコンを重層表示したりする。この表示に際し、自車両が実際に移動した移動距離を、移動した地面の傾斜角度を考慮して補正し、補正後の移動距離に応じて、自車両アイコンに対して地図画像を相対的に移動させて表示するようにしたものがある（例えば、下記特許文献１を参照）。

さらに、近年では、いわゆる「ＰＮＤ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）」と称される、車両からの着脱が容易で携帯性に優れたナビゲーション装置が広く用いられている。例えば、ＰＮＤの場合、複数台の車両を所有する利用者は、１台のＰＮＤを複数台の車両で使い回すことができるため、車両ごとに専用のナビゲーション装置を設ける必要がなく、効率的にナビゲーション装置を運用することができる。

特開平１０−２５３３５２号公報

しかしながら、従来技術にあっては、算出した傾斜角度で車両が上ったのか下ったのかを判断できず、地図上における自車両の正確な現在位置を案内することができない場合があるという問題が一例として挙げられる。例えば、ＰＮＤの場合、着脱作業を容易にするという観点から、車両（車体）に設けられたセンサと接続されていないことが多く、前述した車速パルス信号を得ることができないことがある。

例えば、算出する傾斜角度θとした場合、θ＝ｔａｎ^-1（Ａｘ／Ａｚ）を解くことにより、傾斜角度θを算出することができる。ここで、Ａｘは車両に生じた地面に対して水平方向の加速度、Ａｚは車両に生じた地面に対して垂直方向の加速度である。Ａｘ、すなわち、車両に生じた地面に対して水平方向の加速度は、単位時間当たりの車速の変化から求めることができるが、車速パルス信号を得ることができないＰＮＤではＡｘの値が未知の値となってしまう。このため、このようなＰＮＤは、θ＝ｔａｎ^-1（Ａｘ／Ａｚ）の式を解くことができず、傾斜角度θを算出することができない。

そこで、傾斜角度θを、車両に生じる所定の重力加速度と、車両に生じた地面に対して垂直方向の加速度とを用いて、θ＝ｃｏｓ^-1（Ａｚ／Ｇ）として算出する方法もある。しかしながら、従来技術にあっては、この場合、前述のＡｘ、すなわち、車両に生じた地面に対して水平方向の加速度が未知であると、車両が傾斜角度θで上ったのか下ったのかを判断することができない。このため、従来技術では、上り下りを含めた傾斜角度θに応じた適切な補正を行うことができない。

地図上における自車両の正確な現在位置を案内できなければ、利用者に誤った地点を現在位置として案内してしまったり、正確な経路探索が行えなかったりする場合があり、このような場合は利用者の利便性が低下することなる。

前述した課題を解決するため、請求項１の発明にかかる傾斜角度算出装置は、移動体の地面に対する垂直方向の垂直加速度と所定の重力加速度とに基づき、前記地面の傾斜角度を算出する傾斜角度算出手段と、前記傾斜角度が閾値以上となる前に前記移動体が位置していた地点の標高と、前記傾斜角度が閾値以上となった場合に前記移動体が位置していた地点の標高とに基づき、前記移動体の上り下りを判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果と、前記傾斜角度とを出力する出力手段と、を備えることを特徴とする。

また、請求項４の発明にかかる傾斜角度算出方法は、移動体に搭載されて、前記移動体が移動した地面の傾斜角度を算出する傾斜角度算出装置が行う傾斜角度算出方法であって、前記移動体の前記地面に対する垂直方向の垂直加速度と所定の重力加速度とに基づき、前記地面の傾斜角度を算出する傾斜角度算出工程と、前記傾斜角度が閾値以上となる前に前記移動体が位置していた地点の標高と、前記傾斜角度が閾値以上となった場合に前記移動体が位置していた地点の標高とに基づき、前記移動体の上り下りを判定する判定工程と、前記判定工程の判定結果と、前記傾斜角度とを出力する出力工程と、を含むことを特徴とする。

また、請求項５の発明に係る傾斜角度算出プログラムは、請求項４に記載の傾斜角度算出方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。

また、請求項６の発明に係る記録媒体は、請求項５に記載の傾斜角度算出プログラムを記録したことを特徴とする。

本発明の実施の形態に係る傾斜角度算出装置の機能的構成を示すブロック図である。 本実施の形態の傾斜角度算出装置による傾斜角度算出例を示す説明図である。 本実施の形態の傾斜角度算出装置が行う処理の一例を示すフローチャートである。 本実施例のナビゲーション装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 標高データの一例を示す説明図である。 本実施例のナビゲーション装置が行う処理の一例を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る傾斜角度算出装置、傾斜角度算出方法、傾斜角度算出プログラムおよび記録媒体の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（傾斜角度算出装置の機能的構成について）
まず、本実施の形態の傾斜角度算出装置の機能的構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る傾斜角度算出装置の機能的構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施の形態の傾斜角度算出装置１００は、加速度取得部１０１と、傾斜角度算出部１０２と、判定部１０３と、出力部１０４と、移動距離取得部１０５と、補正部１０６と、現在位置取得部１１０とを備えている。例えば、傾斜角度算出装置１００は、車両などの移動体に搭載されて用いられる。

加速度取得部１０１は、傾斜角度算出装置１００を搭載した移動体の地面に対する垂直方向の垂直加速度を取得する機能を有する。例えば、加速度取得部１０１は、移動体の地面に対する垂直方向の垂直加速度を検出する加速度センサにより垂直加速度を取得する。例えば、移動体には、地球の重力による重力加速度と、移動による加速度とが生じ得る。これらを合わせた加速度が垂直加速度となり、加速度センサにより検出される加速度となる。このように、加速度取得部１０１は１つの軸に対する加速度を取得できればよいため、１軸の加速度センサを用いることにより、多軸の加速度センサを用いる場合に比べて、加速度センサのコストを削減することができる。

傾斜角度算出部１０２は、加速度取得部１０１により取得された垂直加速度と所定の重力加速度とに基づき、移動体が移動した地面の傾斜角度を算出する機能を有する。ここで、傾斜角度算出部１０２が算出する傾斜角度の値を「θ」、加速度取得部１０１により取得された垂直加速度の値を「Ａｚ」、重力加速度の値を「Ｇ（所定値。例えば９．８ｍ／ｓ²）」とすると、θ，Ａｚ，Ｇの関係は、Ｇ×ｃｏｓθ＝Ａｚで表すことができる。したがって、傾斜角度算出部１０２は、θ＝ｃｏｓ^-1（Ａｚ／Ｇ）を解くことにより、傾斜角度を算出することができる。なお、傾斜角度算出装置１００による傾斜角度の算出例については、図２などを用いて後述する。

判定部１０３は、移動体の移動履歴と各地点の標高を表す標高データとに基づき、移動体の上り下りを判定する機能を有する。例えば、判定部１０３は、傾斜角度算出部１０２により算出された傾斜角度が閾値以上（例えば１度以上）となった場合に上記の判定を行う。このように判定を行うための条件を設定することにより、判定部１０３による判定が不要なとき（例えば傾斜角度が０度であるとき）には判定部１０３に判定を行わせず、傾斜角度算出装置１００の処理負担を低減させることができる。

例えば、判定部１０３は、現在位置取得部１１０と接続されている。ここで、現在位置取得部１１０は、傾斜角度算出装置１００を搭載した移動体の現在位置を取得する機能を有する。例えば、現在位置取得部１１０はＧＰＳレシーバを備えている。現在位置取得部１１０は、ＧＰＳレシーバによりＧＰＳ衛星から電波を受信し、この電波の発信タイミングから受信タイミングまでの時間と、電波の伝播速度とから、傾斜角度算出装置１００を搭載した移動体の現在位置を取得する。現在位置取得部１１０は、所定周期（例えば１秒間隔）で移動体の現在位置を取得する。

判定部１０３は、現在位置取得部１１０により現在位置が取得されるごとに、この現在位置に対応する地点を表す情報を移動履歴として記憶する。例えば、現在位置取得部１１０により前回取得された現在位置がＸ地点、今回取得された現在位置がＹ地点であった場合、判定部１０３は、Ｘ地点→Ｙ地点といったように、その時々の現在位置に対応する地点とこれらの地点に対する移動順序とを対応付けて移動履歴として記憶する。

また、例えば、判定部１０３は、各地点の識別情報（例えば位置座標）と、各地点の標高（例えば海抜）を表す情報とが対応付けられた標高データを予め記憶している。判定部１０３は、移動履歴と標高データとから、傾斜角度が閾値以上となる前に移動体が位置していた地点に対する標高を表す情報と、傾斜角度が閾値以上となった場合に移動体が位置していた地点に対する標高を表す情報とを取得する。

そして、判定部１０３は、傾斜角度が閾値以上となる前に移動体が位置していた地点の標高が、傾斜角度が閾値以上となった場合に移動体が位置していた地点よりも高ければ、移動体が下ったと判定する。逆に、傾斜角度が閾値以上となる前に移動体が位置していた地点の標高が、傾斜角度が閾値以上となった場合に移動体が位置していた地点よりも低ければ、移動体が上ったと判定する。

例えば、移動体が、傾斜角度が閾値以上となる前にＸ地点に位置しており、傾斜角度が閾値以上となった場合にＹ地点に位置していたとする。ここで、Ｘ地点は海抜０ｍの地点であり、Ｙ地点は海抜１０ｍの地点とする。このため、標高データにおけるＸ地点の標高を表す情報は０ｍとなり、Ｙ地点の標高を表す情報は１０ｍとなる。この場合、傾斜角度が閾値以上となる前に移動体が位置していたＸ地点の標高は、傾斜角度が閾値以上となった場合に位置していたＹ地点の標高よりも低いので、判定部１０３は移動体が上ったと判定する。

また、例えば、標高データにおいて一地点ごとに標高を表す情報を設けると、標高データのデータ量が膨大となってしまうことも考えられる。そこで、標高データを、複数の地点を含むエリアごとの標高を表す情報からなるデータとしてもよい。例えば、この場合、地図上において、特定地点を中心とした所定範囲内に含まれる地点が同一エリアとして設定され、標高データはエリアごとの標高を表す情報からなる。

具体的に、例えば、Ｘ地点を中心とした半径１００ｍの範囲内に含まれる地点を第１エリアに含まれる地点とし、Ｙ地点を中心とした半径１００ｍの範囲内に含まれる地点を第２エリアに含まれる地点とする。そして、第１エリアの標高を表す情報を０ｍとし、第２エリアの標高を表す情報を１０ｍとする。

さらに、標高データは、標高が所定範囲内に含まれる地点が同一エリアとして設定されて、エリアごとの標高を表す情報からなるデータであってもよい。例えば、この場合、標高が０ｍ〜９ｍの範囲内に含まれる地点を第１エリアに含まれる地点とし、標高が１０ｍ〜１９ｍの範囲内に含まれる地点を第２エリアに含まれる地点とする。そして、第１エリアの標高を表す情報を０ｍとし、第２エリアの標高を表す情報を１０ｍとする。

このように、標高データを、エリアごとの標高を表す情報から構成することにより、一地点ごとに標高を表す情報を設ける場合に比べて、標高データのデータ量を削減することができる。標高データがエリアごとの標高を表す情報から構成される場合、例えば、判定部１０３は、傾斜角度が閾値以上となる前に移動体が位置していた地点が含まれるエリアの標高と、傾斜角度が閾値以上となった場合に移動体が位置していた地点が含まれるエリアの標高とに基づき、移動体の上り下りを判定する。

出力部１０４は、判定部１０３の判定結果と、傾斜角度算出部１０２により算出された傾斜角度とを関連付けて出力する機能を有する。例えば、図１に示すように、出力部１０４は、補正部１０６に判定結果と傾斜角度とを関連付けて出力する。補正部１０６については後述する。

移動距離取得部１０５は、移動体の地面に沿った移動距離を取得する機能を有する。移動距離取得部１０５は、各地点間の地面に沿った距離を表す情報などを含んだ地図データを記憶している。そして、移動距離取得部１０５は、現在位置取得部１１０により取得された現在位置が変化した場合、この変化前に移動体が位置していた地点と、この変化後に移動体が位置していた地点との距離を地図データから取得する。具体的に、移動体がＸ地点からＹ地点まで移動し、地図データにおいてＸ地点とＹ地点の距離がＤと定められていれば、移動距離取得部１０５は、距離Ｄを移動体の地面に沿った移動距離として取得する。なお、例えば、移動距離取得部１０５は、移動体の車輪の回転などを検知して、車輪が回転した回数と、予め設定された車輪の外径（円周）や直径とに基づいて、移動体の地面に沿った移動距離を取得してもよい。

補正部１０６は、移動距離取得部１０５により取得された移動距離と、出力部１０４により出力された判定部１０３の判定結果と傾斜角度とに基づき、移動距離取得部１０５により取得された移動距離を地図上における移動距離に補正する機能を有する。例えば、傾斜角度算出装置１００を含んで構成されるナビゲーション装置は、移動体の現在位置周辺の地形を平面に射影した地図画像をディスプレイに表示させる。このため、補正部１０６は、移動体の実際の移動距離（すなわち移動距離取得部１０５により取得される移動距離）を、平面に射影した際の移動距離（すなわち地図上における移動距離）に補正する。

具体的に、例えば、傾斜角度θの地面を移動体が距離Ｌ（補正前の移動距離）移動したとする。この場合、補正部１０６は、補正後の移動距離ｌを、ｌ＝α×Ｌ×ｃｏｓθとして算出する。例えば、ここで、αは、傾斜角度に応じて定められた所定の補正値であり、上りの場合には「１」未満の値、下りの場合には「１」以上の値とされる。補正部１０６により補正された地図上における移動距離は、例えば、出力部１０４を介してナビゲーション装置に出力される。そして、ナビゲーション装置は、補正部１０６により補正された地図上における移動距離を用いて、ディスプレイの表示内容を制御する。

例えば、ナビゲーション装置は、移動体を表す移動体アイコンと、移動体の周辺の地図を表す地図画像とをディスプレイに表示させる。そして、移動体アイコンに対して地図画像を、補正部１０６により補正された移動距離に応じた移動量で相対的に移動させて表示させる。このように構成することにより、ナビゲーション装置は、補正後の移動距離に基づいて、ディスプレイの自車両アイコンに対して地図画像を相対的に移動させて表示することができるため、地図上における移動体の正確な現在位置を利用者に案内することができ、利用者の現在位置の把握を容易にして、利用者の利便性を高めることができる。

（傾斜角度算出装置による傾斜角度算出例）
つぎに、傾斜角度算出装置１００による傾斜角度算出例について説明する。図２は、本実施の形態の傾斜角度算出装置による傾斜角度算出例を示す説明図である。例えば、図２において、傾斜角度算出装置１００を搭載した移動体２０１は、地面２０２上を図２中符号２１０で表す方向に移動している。地面２０２は、傾斜が０度であることを表す基準面２０３に対して、図２中符号２２０を軸心に半時計回りに角度θで傾斜している。この場合、この角度θが、傾斜角度算出装置１００が算出する傾斜角度となる。

また、移動体２０１には基準面２０３と直交する方向に図２中符号２３０で示す重力加速度Ｇが生じており、地面２０２と直交する方向に（地面２０２と垂直な方向に）図２中符号２４０で示す垂直加速度Ａｚが生じている。この場合、前述のように、θ，Ａｚ，Ｇの関係は、Ｇ×ｃｏｓθ＝Ａｚで表すことができる。したがって、傾斜角度θは、θ＝ｃｏｓ^-1（Ａｚ／Ｇ）を解くことにより求められる。

そして、移動体２０１が、傾斜角度θが閾値（例えば１度以上）以上となる前、図２中符号２５０で表す地点に位置しており、傾斜角度θが閾値以上となった場合、図２中符号２６０で表す地点に位置していたとする。ここで、符号２５０で表す地点の標高はＺ１となっており、符号２６０で表す地点の標高はＺ２（Ｚ２＜Ｚ１）となっている。この場合、傾斜角度算出装置１００は、移動体２０１が下ったと判定し、傾斜角度θおよび下ったことを表す情報を出力する。

逆に、例えば、移動体２０１が地面２０２上を図２中符号２７０で表す方向に移動していた。そして、移動体２０１が、傾斜角度θが閾値以上（例えば１度以上）となる前、図２中符号２８０で表す地点に位置しており、傾斜角度θが閾値以上となった場合、図２中符号２６０で表す地点に位置していたとする。

ここで、符号２６０で表す地点の標高はＺ２となっており、符号２８０で表す地点の標高はＺ３（Ｚ３＜Ｚ２）となっている。この場合、傾斜角度算出装置１００は、移動体２０１が上ったと判定し、傾斜角度θおよび上ったことを表す情報を出力する。

（傾斜角度算出装置が行う処理について）
つぎに、傾斜角度算出装置１００が行う処理について説明する。図３は、本実施の形態の傾斜角度算出装置が行う処理の一例を示すフローチャートである。図３に示すように、まず、傾斜角度算出装置１００は垂直加速度を取得して（ステップＳ３０１）、取得した垂直加速度と所定の重力加速度とに基づいて傾斜角度を算出する（ステップＳ３０２）。傾斜角度の算出例については図２などを用いて説明した通りである。

つづいて、傾斜角度算出装置１００は、算出した傾斜角度が閾値以上であるかを判定する（ステップＳ３０３）。傾斜角度算出装置１００は、算出した傾斜角度が閾値以上であれば（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、移動体２０１の移動履歴と標高データとに基づき、移動体２０１の上り下りを判定する（ステップＳ３０４）。

そして、傾斜角度算出装置１００は、ステップＳ３０４の判定結果とステップＳ３０２で算出した傾斜角度とを関連付けて出力し（ステップＳ３０５）、図３のフローチャートで示した一連の処理を終了する。また、傾斜角度算出装置１００は、算出した傾斜角度が閾値未満であれば（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、そのまま図３のフローチャートで示した一連の処理を終了する。

以上に説明したように、傾斜角度算出装置１００は、標高データを用いることにより、垂直加速度および重力加速度から算出した傾斜角度と、移動体２０１の上り下りを表す情報とを出力することができる。これによって、傾斜角度算出装置１００は、移動体２０１の車速を計測できないＰＮＤのようなナビゲーション装置に対しても傾斜角度および上り下りに基づく移動距離などの補正を行わせることができ、地図上における正確な移動体の現在位置を利用者に案内させ、利用者の利便性を高めることができる。

つぎに、前述した実施の形態の傾斜角度算出装置１００の実施例について説明する。本実施例は、前述の傾斜角度算出装置１００を、車両（二輪・四輪を含む）などの移動体に搭載されるナビゲーション装置に適用した場合の例である。

（ナビゲーション装置のハードウェア構成）
まず、本実施例のナビゲーション装置のハードウェア構成について説明する。図４は、本実施例のナビゲーション装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

図４に示すように、ナビゲーション装置４００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４０１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）４０２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）４０３と、磁気ディスクドライブ４０４と、磁気ディスク４０５と、光ディスクドライブ４０６と、光ディスク４０７と、音声Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）４０８と、スピーカ４０９と、入力デバイス４１０と、映像Ｉ／Ｆ４１１と、ディスプレイ４１２と、通信Ｉ／Ｆ４１３と、ＧＰＳユニット４１４と、各種センサ４１５と、を備えている。また、各構成部４０１〜４１５は、バス４２０によってそれぞれ接続されている。

ＣＰＵ４０１は、ナビゲーション装置４００の全体の制御を司る。ＲＯＭ４０２には、ブートプログラム、傾斜角度算出プログラム、表示プログラムなどの各種プログラムが記録されている。なお、これらのプログラムは、ＲＯＭ４０２に限らず、磁気ディスク４０５や光ディスク４０７などの不揮発性の記録媒体に記録されていてもよい。ＲＡＭ４０３は、ＣＰＵ４０１のワークエリアとして使用される。

ＣＰＵ４０１は、ＲＡＭ４０３をワークエリアとして使用しながら、ＲＯＭ４０２などに記録された各種プログラムを実行することによって、ナビゲーション装置４００の全体の制御を司る。なお、各種プログラムを実行することによって得られる処理結果は、例えば、ＲＡＭ４０３に一時的に記録され、必要に応じて読み出される。また、上記の処理結果は、磁気ディスク４０５や光ディスク４０７などの不揮発性メモリに記録されることとしてもよい。

ここで、傾斜角度算出プログラムは、例えば、図２で示した算出方法により、加速度センサによって取得された垂直加速度と、重力加速度とによって傾斜角度を算出させる。そして、傾斜角度算出プログラムは、記憶された標高データを参照させ、算出させた傾斜角度で上ったか下ったかを判定させる。なお、標高データの一例については図５を用いて後述する。

表示プログラムは、ＧＰＳユニット４１４や各種センサ４１５などから出力される情報に基づき特定される自車両の現在位置周辺の地図データを、磁気ディスク４０５や光ディスク４０７などから地図データを読み込ませ、自車両の現在位置を表す自車両アイコンや自車両の現在位置周辺の地図を表す地図画像などをディスプレイ４１２に表示させる。

磁気ディスクドライブ４０４は、ＣＰＵ４０１の制御にしたがって磁気ディスク４０５に対するデータの読み取りや書き込みを制御する。磁気ディスク４０５には、磁気ディスクドライブ４０４の制御で書き込まれたデータが記録される。例えば、磁気ディスク４０５としては、ＨＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ）やＦＤ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｄｉｓｋ）を用いることができる。

光ディスクドライブ４０６は、ＣＰＵ４０１の制御にしたがって光ディスク４０７に対するデータの読み取りや書き込みを制御する。光ディスク４０７は、光ディスクドライブ４０６の制御にしたがってデータの読み出される着脱自在な記録媒体である。例えば、光ディスク４０７としては、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤを用いることができる。光ディスク４０７は、書き込み可能な記録媒体を用いることもできる。また、この着脱可能な記録媒体は、光ディスク４０７のほか、ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｋ）、メモリカードなどであってもよい。

磁気ディスク４０５または光ディスク４０７に記録される情報の一例として、現在位置の特定、経路探索や経路誘導などに用いる地図データが挙げられる。地図データは、ノードおよびリンクからなり、移動体（例えば車両）が移動可能な道路を表す道路データや、施設やその他地形（山、川、土地）に関するフィーチャを用いて描画される画像データを含むデータとすることができる。地図データは、施設の名称や住所などを示す文字データなどを含んでいてもよい。これらのデータが表す画像は、ディスプレイ４１２の表示画面において２次元または３次元に描画される。また、例えば、道路データには、各リンクについての長さ（距離）、道幅、道路種別（高速道路、有料道路、一般道路、私道）など、各リンクに対応する道路の属性を示す情報などが含まれていてもよい。また、地図データには、後述の標高データも含まれる。標高データの一例については図５などを用いて後述する。

なお、本実施例では地図データを磁気ディスク４０５または光ディスク４０７に記録するようにしたが、これらに限るものではない。地図データは、ナビゲーション装置４００のハードウェアと一体に設けられているものに限って記録されているものではなく、ナビゲーション装置４００の外部に設けられていてもよい。例えば、この場合、ナビゲーション装置４００は、通信Ｉ／Ｆ４１３により、ネットワークを介して外部から地図データを取得し、取得した地図データをＲＡＭ４０３や磁気ディスク４０５などに記録しておき、必要に応じて読み出す。

音声Ｉ／Ｆ４０８は、音声出力用のスピーカ４０９に接続される。スピーカ４０９からは音声が出力される。入力デバイス４１０は、文字、数値、各種指示などの入力のための複数のキーを備えたリモコン、キーボード、マウス、タッチパネルなどが挙げられる。入力デバイス４１０は、利用者によって選択されたキーに対応する信号を装置内部へ入力する。

映像Ｉ／Ｆ４１１は、ディスプレイ４１２と接続される。例えば、映像Ｉ／Ｆ４１１は、ディスプレイ４１２全体の制御を行うグラフィックコントローラと、即時表示可能な画像情報を一時的に記録するＶＲＡＭ（Ｖｉｄｅｏ ＲＡＭ）などのバッファメモリと、グラフィックコントローラから出力される画像データに基づいて、ディスプレイ４１２を表示制御する制御ＩＣなどによって構成される。

ディスプレイ４１２には、アイコン、カーソル、メニュー、ウインドウ、あるいは文字や画像などの各種データが表示される。例えば、ディスプレイ４１２としては、ＣＲＴ、ＴＦＴ液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどを用いることができる。

通信Ｉ／Ｆ４１３は、無線を介してネットワークに接続され、ナビゲーション装置４００とＣＰＵ４０１とのインターフェースとして機能する。通信Ｉ／Ｆ４１３は、さらに、無線を介してインターネットなどの通信網に接続され、この通信網とＣＰＵ４０１とのインターフェースとしても機能する。また、通信Ｉ／Ｆ４１３は、テレビ放送やラジオ放送を受信する。

通信網には、ＬＡＮ、ＷＡＮ、公衆回線網や携帯電話網などがある。例えば、通信Ｉ／Ｆ４１３は、ＦＭチューナー、ＶＩＣＳ／ビーコンレシーバ、無線ナビゲーション装置、およびその他のナビゲーション装置４００によって構成され、ＶＩＣＳセンターから配信される渋滞や交通規制などの道路交通情報を取得する。ＶＩＣＳは登録商標である。

ＧＰＳユニット４１４は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳシグナル（電波）を受信し、車両の現在位置を測位する。ＧＰＳユニット４１４により測位された現在位置は、後述する各種センサ４１５の出力値とともに、ＣＰＵ４０１による車両の現在位置の特定に際して利用される。

各種センサ４１５は、車両（またはナビゲーション装置４００）の挙動を計測するための情報を出力する。例えば、各種センサ４１５には、加速度センサなどが含まれている。各種センサ４１５の出力値は、ＣＰＵ４０１による車両（またはナビゲーション装置４００）の現在位置の特定、角速度の検出、方位変化量の算出などに利用される。

なお、例えば、図１に示した加速度取得部１０１〜表示制御部１５２の各機能部は、ＣＰＵ４０１とＲＯＭ４０２と磁気ディスクドライブ４０４と磁気ディスク４０５と各種センサ４１５などによってその機能を実現することができる。

（標高データについて）
つぎに、標高データの一例について説明する。前述したように、例えば、この標高データは、地図データに含まれている。図５は、標高データの一例を示す説明図である。図５に示すように、標高データ５００は、各地点の識別情報（図５の例では地点名や位置座標）と、当該地点が含まれるエリアを表す情報（図５の例ではエリア名）と、各エリアの標高（例えば海抜）を表す情報とを対応付けて構成されている。

例えば、Ａ地点、Ｂ地点、Ｃ地点には、エリア１が対応付けられ、さらにこのエリア１の標高が１００ｍであることを表す情報が対応付けられている。ここで、Ｂ地点およびＣ地点は、Ａ地点の位置座標から所定範囲内に含まれる位置を表す位置座標の地点である。このように、ナビゲーション装置４００は、複数の地点ごとにエリアを設定して、エリアごとに標高を表す情報を記憶しているため、一地点ごと標高を表す情報を記憶する場合に比べて、標高データのデータ量を削減することができる。

（ナビゲーション装置が行う処理の一例）
つぎに、ナビゲーション装置４００が行う処理の一例について説明する。図６は、本実施例のナビゲーション装置が行う処理の一例を示すフローチャートである。例えば、ナビゲーション装置４００は、ナビゲーション装置４００の電源がオンとなった際に図６のフローチャートで示す処理を行う。

図６に示すように、ナビゲーション装置４００は、ナビゲーション装置４００の電源がオンとなったかを判定する（ステップＳ６０１）。ナビゲーション装置４００は、電源がオンとなるまで待つ（ステップＳ６０１：Ｎｏ）。ナビゲーション装置４００は、電源がオンとなると（ステップＳ６０１：Ｙｅｓ）、ＧＰＳユニット４１４により複数のＧＰＳ衛星からＧＰＳシグナルを受信したかを判定する（ステップＳ６０２）。複数のＧＰＳ衛星からＧＰＳシグナルを受信していなければ（ステップＳ６０２：Ｎｏ）、ＧＰＳシグナルを受信するまで待つ。

ナビゲーション装置４００は、複数のＧＰＳ衛星からＧＰＳシグナルを受信したら（ステップＳ６０２：Ｙｅｓ）、それぞれのＧＰＳ衛星との距離から幾何学的に現在位置の位置座標を算出する（ステップＳ６０３）。つづいて、ナビゲーション装置４００は、各種センサ４１５の出力値から垂直加速度を取得する（ステップＳ６０４）。

そして、ナビゲーション装置４００は、取得した垂直加速度と重力加速度（所定値）とから傾斜角度を算出し（ステップＳ６０５）、算出した傾斜角度が閾値以上（例えば１度以上）であるかを判定する（ステップＳ６０６）。傾斜角度が閾値未満であれば（ステップＳ６０６：Ｎｏ）、ステップＳ６０９の処理へ移行する。

ナビゲーション装置４００は、算出した傾斜角度が閾値以上であれば（ステップＳ６０６：Ｙｅｓ）、少なくとも２つの標高を表す情報を取得する標高取得処理を行う（ステップＳ６０７）。例えば、ステップＳ６０７において、ナビゲーション装置４００は、まず、ステップＳ６０３で算出した現在位置の位置座標と、この一つ前の位置座標とを取得する。つぎに、ナビゲーション装置４００は、標高データ５００を参照し、現在位置の位置座標に対応する地点が含まれるエリアの標高を表す情報と、一つ前の位置座標に対応する地点が含まれるエリアの標高を表す情報とを取得する。

つぎに、ナビゲーション装置４００は、ステップＳ６０７で取得した標高を表す情報に基づき、自車両の上り下りを判定する（ステップＳ６０８）。例えば、ナビゲーション装置４００は、現在位置の位置座標に対応する地点が含まれるエリアの標高が、一つ前の位置座標に対応する地点が含まれるエリアの標高よりも高ければ上ったと判定する。逆に、ナビゲーション装置４００は、現在位置の位置座標に対応する地点が含まれるエリアの標高が、一つ前の位置座標に対応する地点が含まれるエリアの標高よりも低ければ下ったと判定する。

そして、ナビゲーション装置４００は、ステップＳ６０３で算出した現在位置の位置座標と、ステップＳ６０５で算出した傾斜角度と、ステップＳ６０８の判定結果とを対応付けた情報を移動履歴として記憶する（ステップＳ６０９）。例えば、ナビゲーション装置４００は、過去直近に記憶された少なくとも２つ以上の複数の移動履歴を記憶する。具体的に、例えば、ナビゲーション装置４００は、所定間隔で（例えば１秒間に１０回）現在位置の位置座標などを取得する。そして、ナビゲーション装置４００は、１時間以内に取得された移動履歴を記憶する。

つぎに、ナビゲーション装置４００は、ディスプレイ４１２の表示内容を制御するための移動情報を取得する移動情報取得処理を行う（ステップＳ６１０）。例えば、ナビゲーション装置４００は、自車両の現在位置周辺の地形を平面に射影した地図画像をディスプレイ４１２に表示する。このため、ナビゲーション装置４００は、ディスプレイ４１２の表示制御にあたり、ステップＳ６１０では自車両の実際の移動距離や移動速度を、平面に射影した際の移動距離や移動速度に補正し、補正後の値の移動情報として取得する。

実際の移動距離や移動速度の取得方法については公知の技術であるため詳細な説明は省略するが、例えば、ナビゲーション装置４００は、所定期間における現在位置の位置座標の変化などから、この期間の実際の移動距離や移動速度を取得することができる。

例えば、傾斜角度θの地面を自車両が距離Ｌ（補正前の移動距離）移動したとする。この場合、ナビゲーション装置４００は、補正後の移動距離ｌを、ｌ＝α×Ｌ×ｃｏｓθを解くことにより取得する。例えば、ここで、αは、傾斜角度に応じて定められた所定の補正値であり、上りの場合には「１」未満の値（すなわちｌを小さくする値）が、下りの場合には「１」以上の値（すなわちｌを大きくする値）とされる。

移動速度についても同様で、傾斜角度θの地面を自車両が速度Ｖ（補正前の移動速度）移動したとする。この場合、ナビゲーション装置４００は、補正後の移動速度ｖを、ｖ＝β×Ｖ×ｃｏｓθを解くことにより取得する。例えば、ここで、βは、傾斜角度に応じて定められた所定の補正値であり、上りの場合には「１」未満の値（すなわちｖを小さくする値）が、下りの場合には「１」以上の値（すなわちｖを大きくする値）とされる。

つぎに、ナビゲーション装置４００は、ステップＳ６１０で取得した移動情報に基づき、ディスプレイ４１２に表示させた自車両アイコンに対して地図画像を相対的に移動させて表示する（ステップＳ６１１）。例えば、ナビゲーション装置４００は、補正後の移動距離ｌに相当する移動量で、自車両アイコンに対して地図画像を相対的に移動させる。また、ナビゲーション装置４００は、補正後の移動速度ｖに相当するスクロール速度で、自車両アイコンに対して地図画像を相対的に移動させる。

つぎに、ナビゲーション装置４００は、電源がオフとなったかを判定し（ステップＳ６１２）、電源がオフとなれば（ステップＳ６１２：Ｙｅｓ）、図６に示した一連の処理を終了する。ナビゲーション装置４００は、電源がオフとならなければ（ステップＳ６１２：Ｎｏ）、ステップＳ６０２に復帰して前述の各処理を繰り返す。

以上に説明したように、ナビゲーション装置４００は、傾斜角度を算出した場合、標高データ５００を参照することにより自車両の上り下りを判定することができる。そして、
ナビゲーション装置４００は、傾斜角度および上り下りを表す情報に基づいて、実際の移動距離や移動速度を、地図上における移動距離や移動速度に補正することができる。これにより、ナビゲーション装置４００は、地図上における自車両の現在位置を正確に利用者に案内することができ、利用者の現在位置の把握を容易にして、利便性を高めることができる。

具体的に、例えば、ナビゲーション装置４００は、自車両の現在位置周辺の地形を平面に射影した地図画像をディスプレイ４１２に表示させる。このため、ナビゲーション装置４００は、傾斜角度および上り下りを表す情報に基づいて、自車両の実際の移動距離や移動速度を、平面に射影した際の移動距離や移動速度に補正する。そして、ナビゲーション装置４００は、補正後の移動距離や移動速度に基づいて、ディスプレイ４１２の自車両アイコンに対して地図画像を相対的に移動させて表示する。これにより、ナビゲーション装置４００は、地図上における自車両の現在位置を正確に利用者に案内することができ、利用者の現在位置の把握を容易にして、利便性を高めることができる。

なお、本実施例では、傾斜角度および上り下りを表す情報を、移動距離や移動速度の補正に用いたがこれに限らない。例えば、ナビゲーション装置４００は、傾斜角度および上り下りを表す情報を表示モードの切り替えに用いることもできる。

具体的に、例えば、ナビゲーション装置４００は、自車両が一般道路を移動していると判定した場合、ディスプレイ４１２に自車両の現在位置周辺の地図画像を表示する（以下「通常モード」という）。一方、ナビゲーション装置４００は、自車両が有料道路を移動していると判定した場合、ディスプレイ４１２に現在向かっているインターチェンジやサービスエリアまでの距離などを表示する（以下「ハイウェイモード」という）。

ナビゲーション装置４００は、傾斜角度および上り下りを表す情報を用いて、通常モードとハイウェイモードとを切り替える。例えば、ナビゲーション装置４００は、通常モードで表示している際に、有料道路の出入り口付近で閾値以上の傾斜角度を算出し、自車両が上ったと判定した場合、ハイウェイモードに切り替える。一方、ナビゲーション装置４００は、ハイウェイモードで表示している際に、有料道路の出入り口付近で閾値以上の傾斜角度を算出し、自車両が下ったと判定した場合、通常モードに切り替える。

傾斜角度および上り下りを表す情報に基づいて通常モードとハイウェイモードとを切り替えることにより、例えば、一般道路と有料道路とが沿うように設けられていて、現在位置から一般道路と有料道路とのどちらを走行しているのかが判別し難い場合でも、ナビゲーション装置４００は適切な表示モードで表示することができ、利用者が所望する情報を提供することができ、利便性を高めることができる。

以上に説明したように、本発明によれば、ＰＮＤのように車速パルス信号を取得できないナビゲーション装置に対して地図上における自車両の正確な現在位置を案内させることができる。したがって、本発明によれば、ナビゲーション装置が利用者に誤った地点を現在位置として案内してしまったり、正確な経路探索が行えなかったりしてしまうことを防止し、利用者の利便性を高めることができる。

なお、本実施の形態で説明した傾斜角度算出方法は、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータ、ワークステーション、移動体端末（例えばナビゲーション装置や携帯電話）などのコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することが可能な媒体であってもよい。

１００ 傾斜角度算出装置
１０１ 加速度取得部
１０２ 傾斜角度算出部
１０３ 判定部
１０４ 出力部
２０１ 移動体
２０２ 地面
２０３ 基準面

Claims (6)

1. 移動体の地面に対する垂直方向の垂直加速度と所定の重力加速度とに基づき、前記地面の傾斜角度を算出する傾斜角度算出手段と、
   前記傾斜角度が閾値以上となる前に前記移動体が位置していた地点の標高と、前記傾斜角度が閾値以上となった場合に前記移動体が位置していた地点の標高とに基づき、前記移動体の上り下りを判定する判定手段と、
   前記判定手段の判定結果と、前記傾斜角度とを出力する出力手段と、
   を備えることを特徴とする傾斜角度算出装置。
2. 前記判定手段は、
   前記傾斜角度が閾値以上となる前に前記移動体が位置していた地点が含まれるエリアの標高と、前記傾斜角度が閾値以上となった場合に前記移動体が位置していた地点が含まれるエリアの標高とに基づき、前記移動体の上り下りを判定することを特徴とする請求項１に記載の傾斜角度算出装置。
3. 前記移動体の前記地面に沿った移動距離を取得する移動距離取得手段と、
   前記移動距離取得手段により取得された移動距離と、前記判定手段の判定結果と、前記傾斜角度とに基づき、前記移動距離を地図上における移動距離に補正する補正手段と、
   をさらに備え、
   前記出力手段は、
   前記補正手段により補正された地図上における移動距離を出力することを特徴とする請求項１または２に記載の傾斜角度算出装置。
4. 移動体に搭載されて、前記移動体が移動した地面の傾斜角度を算出する傾斜角度算出装置が行う傾斜角度算出方法であって、
   前記移動体の前記地面に対する垂直方向の垂直加速度と所定の重力加速度とに基づき、前記地面の傾斜角度を算出する傾斜角度算出工程と、
   前記傾斜角度が閾値以上となる前に前記移動体が位置していた地点の標高と、前記傾斜角度が閾値以上となった場合に前記移動体が位置していた地点の標高とに基づき、前記移動体の上り下りを判定する判定工程と、
   前記判定工程の判定結果と、前記傾斜角度とを出力する出力工程と、
   を含むことを特徴とする傾斜角度算出方法。
5. 請求項４に記載の傾斜角度算出方法をコンピュータに実行させることを特徴とする傾斜角度算出プログラム。
6. 請求項５に記載の傾斜角度算出プログラムを記録したことを特徴とする記録媒体。

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