JP2007163508A - ローカルナビゲーションシステム - Google Patents

Abstract

【課題】行程データを保持するに必要なメモリが比較的小さく且つ選択された位置で提案ルートに復帰する情報を与えることによりルートに沿った全ての領域に関する詳細情報の必要性を低減した乗物ナビゲーションシステムを提供する。
【解決手段】乗物ナビゲーションシステムは、出発点から到着点までのルートを計算するのに加えて、迂回領域内の別のルートも決定する。ナビゲーションシステムのユーザが計算されたルートを外れた場合には、ナビゲーションシステムは、迂回領域内の提案ルートへ乗物を復帰させるために別のルートを提案する。
【選択図】図２

Description

本発明は、乗物のナビゲーション装置に係る。

乗物のナビゲーションシステムは、２つの形式に分類でき、その一方は、ルート情報を局地的に乗物に保持し、そしてその他方は、ルート情報を供給する遠隔データベースに乗物がアクセスするというものである。

第２の形式のシステムは、利点を有する。局地的に保持された情報は、古いものとなり、各ローカルステーションにおいて各ユーザが更新しなければならないが、中央のデータベースは常時更新することができる。従って、ユーザは、必要なときに、最新の情報を得ることができる。更に、ルート情報が局地的に保持されるシステムは、ユーザが必要とするであろう全ての情報を記憶しなければならない。これは、メモリ及びルート計算時間に関して経費がかかる。中央情報システムでは、ユーザは、出発点及び到着点情報を送信し、そして中央データベースから提案ルートを受信するだけでよい。これは、メモリ記憶容量をあまり必要とせず、且つルート情報を毎日、毎時間又はもっと頻繁なベースで最新に保持できるので融通性が高い。

最適な経路のみを生じる中央で決定されるルートガイダンス（ＣＤＲＧ）は、運転者が最適な経路を外れたときに、代替ルートに欠けるという問題がある。これが偶発的に生じた場合に、運転者は、おそらく、新たにプランニングしたルート又は予め決定されたルートへの復帰のいずれかの復帰選択肢をもつことになる。ルートガイダンスシステムの迅速な修正応答がしばしば必要となるが、最適経路ＣＤＲＧではプランニング時間の遅れのために困難である。

運転者が与えられたルートから外れたときには中央データベースからのルート情報の受信に伴う問題が生じる。この事態は、ナビゲーションエラーの結果として偶発的に生じるか、予期しないルートの封鎖のために必然的に生じる。提案ルートを取り巻く広い領域がマップされる場合には、運転エラーに対して大きな裕度があるが、ターミナルのメモリに関してユーザに付加的なコストがかかることになる。

現在のシステムは、通常、ローカルＣＤ―ＲＯＭベースのルートガイダンスソフトウェアに依存したもので、多数の売主（ボッシュ／ブラウパンク、フィリップス、アルピン、シーメンス、デルコ、マレリ）によって販売されている。これらは、サービスプロバイダーにコンタクトする必要がないという意味で自律的である。しかしながら、ＣＤ―ＲＯＭデータベースは、次第に旧式のものとなり、通常、ユーザにとって著しい情報を含み、又、代替ルートも指示する。

本発明によれば、行程の出発点と到着点との間で乗物の提案ルートを与えると共に、その提案ルートに隣接する迂回領域内の選択された位置に対して、乗物を提案ルートに復帰させるための各迂回ルートを計算するルート計算器と、乗物に最も近い迂回領域内の選択された位置を決定する手段と、上記決定手段に応答して、乗物を提案ルートに復帰させるための迂回ルート案内（ガイダンス）命令を与える手段とを備えた乗物ナビゲーションシステムが提供される。

本発明は、個々の行程に対するデータを保持するのに必要なメモリが比較的小さく、且つ選択された位置において提案ルートに復帰させる情報を与えることにより、行程ルートに沿った全ての領域についての詳細な情報の必要性が低減されるという効果を発揮する。

ルート計算器は、乗物から離れて配置されるのが好ましく、そして乗物と共に移動するプロセッサに提案ルート及び迂回ルートをロードするための手段が設けられる。これは、中央に保持されたデータベースがルート情報を供給できるようにする。これは、情報の関連性について効果を有する。中央に配置された単一のデータベースを更新し続けることが容易となる。

乗物ナビゲーションシステムは、各選択された位置に対して複数の迂回ルート選択肢を与えるのが好ましい。これは、ユーザがそのときの状況に対して最も適した復帰ルートを選択できるようにする。選択された点からの複数の個々の迂回ルートには、所定の基準又はユーザが選択できる基準に基づいて優先順位又は重みを与えることができる。これは、提案ルートへの例えば最も迅速な、最も距離の短い又は最も混雑の少ない復帰を与える迂回路ルートを選択するための選択肢を与える。

乗物ナビゲーションシステムは、聴覚的又は視覚的なルート案内命令を与えることができる。

乗物ナビゲーションシステムは、ユーザ入力情報に応答して、乗物に最も近い選択された位置を決定するよう動作できる。しかしながら、これは、適当な位置感知装置で自動的に達成できる。このような装置は、既存のＧＰＳ情報を使用して特定の点を位置決めできる。この情報は、方向センサからの方向情報が補足されて、進行方向に最も近い選択位置を選択することのできる情報を与える。自動化システムでは、運転者が提案ルートへ復帰するように促される。これらの命令は、運転者が提案ルートからの逸脱に気付く必要なく与えることができる。しかしながら、その後、より慎重に命令に従うよう促すために、エラーが生じたことを運転者に指示するのが効果的である。

選択された点は、定められた迂回領域全体にわたって均一に分散するのが好ましく、そして道路の各交差点が選択された点として与えられるのが理想的である。乗物が迂回領域の外に移動する場合には、新たな提案ルート及び選択された点の迂回情報が計算されるのが好ましい。

以下、添付図面を参照して、本発明を詳細に説明する。

車内マップ及びルート決めソフトウェア（例えば、最新情報追加パーソナルサービス）によるローカルルートガイダンスに対してＣＤＲＧの利点を使用するためには、ＣＤＲＧは、最適経路ＣＤＲＧと純粋なローカル経路プランニングとの両極端間の妥協を与えねばならない。

ターミナルをベースとする大規模なデータベース及びそれに関連したルート決めソフトウェアを伴わずに代替ローカルルート選択(local route alternatives)を行う概念は、出発点から到着点までの最適経路に加えて、最適ではないが実行可能な代替ルートのための「アトラクター(attractor)」を使用し、即ちサービスプロバイダーにおける経路プランニングプロセス中に、最適経路の周りのアトラクター領域を定める。この領域では、その経路からの全ての関連迂回路が、最適経路へと戻る案内コマンドで指示される。このアトラクター領域の範囲は、ユーザにより調整することができる。領域が広いほど、ナビゲーションは運転エラーに対して大きな裕度を与えるが、大きなターミナルメモリを必要とし、そしてサービスプロバイダーにおいてプランニングに多大な努力が払われるために、おそらくユーザにとって大きな出費となろう。

ＣＤＲＧのこの変形形態に必須なものは、おそらく、慣性型カーセンサと連携したＧＰＳのような高精度の位置決めシステムであって、隣接する道路を区別し且つ運転方向を決定する解像度を許すシステムである。更に、サービスプロバイダーと通信するためのセルラーデータリンクも必要である。

ルートプランニングのために、ユーザは、出発位置（ほとんどの場合、ＧＰＳ受信器から検索できる現在位置）及び行先を入力する。任意であるが、運転者は、利用したい道路分類の好み（例えば、できるだけ高速道路）を追加し、そして行先へ至る最適経路の周りの「アトラクター領域」の範囲を定義することができる。運転者が最適経路を外れたが、アトラクター領域に留まる場合には、ナビゲーションターミナルは、最適経路へ戻る迂回路を与えることができる。アトラクター領域の範囲（おそらく、最適経路の周りをｋｍで測定して）が広いほど、ＣＤＧＲの複雑さが増し、従って、サービスの費用も高くなる。

この概念では、各ルートは、グラフ構造において、ノードと、２つのノードを結ぶ遷移とで表わされる。各ノードは、ルート上のＧＰＳ位置を表わし、そして各遷移は、２つの情報断片、即ち絶対角度座標における運転方向と、現在ノードから最適経路へ復帰するための合計コストとを含む。「コスト」という語は、運転の努力に対する内面的な尺度を意味し、金額ではない。２つのノード間の各遷移は、運転を意味し、それ故、ある部分的コストに関連している。合計コストは、現在ノードから最適経路のノードへ戻る経路での全ての部分コストの和である。

ある対比は、この概念を明確にする助けとなる。谷と丘のある庭をイメージされたい。最適な経路は、ボールの経路で、ボールは谷に見られ、下方に転がる。ボールが偶発的に最適な経路を外れた場合には、丘へと通じる迂回路をとる。ボールは、負の高さ勾配の方向、即ち最も急な下降方向へ転がり落ちることにより位置エネルギーが最小の状態に戻ろうと試みる。もちろん、ボールは、局部的な谷、即ち局部的な最低点で止まり、そこに立ち往生してそれ以上進まなくなる。局部的な最低点の発生を防止するために、出発点から行先までの負の傾斜が表面に追加される。従って、各点に於いて、傾斜の絶対値は、その下の表面の最大傾斜より大きくなる。従って、各点に於いて、勾配の絶対値はゼロより大きくなる。ボールは、常に、谷の最適経路に戻ることになる。

ルート案内の場合には、もっと良好である。潜在的な庭の対比との最も重要な相違は、道路構造のために、考えられる経路の限定された組しか存在しないことである。運転者が道路の変更を決断できるノード（道路の交差点）の限定された組がある。

サービスプロバイダーは、最適経路及びアトラクター領域におけるＧＰＳノードのリストを返送する。更に、考えられる各運転方向、即ち各遷移が、絶対角度座標においてその合計コストにより特定される。最適経路における運転のコストは、考えられる最小値であり、各迂回路は、それより高いコストとなる。ＧＰＳ受信器及び他のカーセンサが位置及び運転方向を与える場合には、適当なＧＰＳノードをトリガーすることができ、そしてシステムは、最小の合計コストで運転コマンドを発生する。このコマンドは、音響メッセージ（例えば、「次の交差点で左に曲がる」）として表わすこともできるし、グラフ情報（例えば、ディスプレイ上の左の矢印）として表わすこともできるし、或いはユーザが単にそのまま継続すればよいことを意味するシステム出力なしであってもよい。これらの運転コマンドに対する詳細なレベルは、ユーザによりセットすることができる。システムは、高速道路の出口でアクティブとなるだけでもよいし、又は道路の小さな交差点に到達した場合に反応してもよい。又、アトラクター領域の範囲は、サービスプロバイダーから転送されるべきＧＰＳノードの数も決定する。

２つのノード間の遷移のコストは、種々の基準で測定することができる。

１．コストは、運転距離に比例する。

２．コストは、運転時間に比例する。

３．コストは、交通渋滞（通常ある高速道路における）の確率に比例する。

４．コストは、観光的な魅力が高い（観光客にとって）道路の場合に最小である。

又、個々のコスト基準の重み付けされた平均であるより複雑なコスト関数をもつことも考えられる。最適な基準は、ユーザにより選択できる。道路の交差点において、完全な１８０°の転回は、最適経路に復帰する最短の方法となる。ユーザがこのような交差点に接近する場合に、この逆方向に運転するコストは、このような運転行為を思いとどまらせるために、「罰則」コスト成分によって増大することができる。考えられる運転方向がアトラクター領域から出ることを意味する場合には、合成コストを非常に高くセットしなければならない。次いで、システムは、サービスプロバイダーにおける新たなルートプランニングプロセスを開始する必要があることを検出できる。

ナビゲーションターミナルが完全な接続されたグラフを記憶しなければならない必要はない。各ＧＰＳノード及びその異なる遷移が別々に記憶されれば充分である。というのは、システムは、２つのノードが接続されているかどうかチェックしないからである。システムは、ユーザにより選択された解像度レベルで運転方向を提案するだけであることに注意するのが重要である。ユーザが高速道路におけるルート案内しか選択しない場合には、システムは、高速道路から偶発的に離れることについて目隠し状態となり、代替経路を与えることができない。一方、これは、ナビゲーションが容易な広い道路のみを通してユーザを案内する機会を与える。

この概念は、図１に示されたルート案内アルゴリズムのグラフ例により実証される。

出発点から到着点までの最適経路に伴うローカルナビゲーションが太線で示されている。アトラクター領域における別のルートも示されている。経路セグメントに付けられた番号は、ユーザがその経路セグメントに沿って移動するときの部分コストを示す。非常に高いコスト（例えば、アトラクター領域を外れる）は、Ｈで示されている。左上隅の例示的ノードについては、拡大図が示され、合計コスト（＝最適経路へ直接的に戻るように案内する考えられる最も安い経路に対する経路セグメントコストの和）が、各運転方向に対する指示として与えられている。

或いは又、到着点への全ての部分コストの和で運転方向を指示することもできる。これは、最適経路を使用しないか又は部分的にのみ使用してアトラクター領域を通して到着点へ至る別のルートのコストが、最適経路へ直接的に戻りそして最適経路をたどって到着点へ運転するコストより低い場合に効果的である。

全ての経路セグメントに対する部分コスト及び最適な経路へ戻る最も安い経路の合計コストの計算を含む完全な経路プランニングは、サービスプロバイダーにおいて処理される。ターミナルにおいて必要とされる処理は、ＧＰＳの位置及び運転方向の検出と、最小合計コストで適当な運転コマンドを選択するための簡単な判断だけである。たとえユーザが運転の助言を無視しても、システムは、ユーザに対する情報を得る次のＧＰＳ位置において新たな運転コマンドを与える。

システムは、限定された領域範囲で代替ルートをユーザに瞬時に（新たな中央ルートプランニングを伴わずに）与えるために、純粋な自律的ローカルルートプランニングと純粋なＣＤＲＧとの間のバランスを与える。これは、メモリのような多数のシステムリソース又は処理時間を著しく使用せずに効率的に実施することができる。

ナビゲーションシステムの考えられるハードウェア実施形態が図２に示されている。このナビゲーションシステムは、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）１５を備えている。ＭＣＵ１５は、入力ユニット１８からコマンドを受け取る。入力ユニット１８は、ナビゲーションシステムの機能を制御するためのキーボード及びスイッチより成る。この手動制御デバイスは、車のダッシュボード、中央コンソール又はハンドルに配置することができる。聴覚制御の場合には、入力ユニット１８は、マイクロホン及びスピーチ認識ユニットを更に含む。入力ユニット１８は、ルートの出発点及び到着点を入力するのに使用できる。

更に、ＭＣＵ１５は、視覚表示のためのディスプレイと、ユーザへの聴覚ルート案内命令のためのスピーカとを伴う出力ユニット１７に接続される。ディスプレイは、図１の最適な経路及びアトラクター領域でルートを表示するのに使用できる。

ＭＣＵ１５は、メモリ１６にも接続される。メモリ１６は、セルラー電話１９を経て受け取った最適な経路及びアトラクター領域と共にルートを記憶するのに使用される。

乗物の位置を決定するために、ナビゲーションシステムは、更に、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）から衛星信号を受信する位置決め受信器２０を備えている。位置決め精度を改善するために、ホイールセンサ、スピードメータ、及び運転方向を指示するジャイロセンサに接続できる推測航法ユニット２１がＭＣＵ１５に接続される。ＧＰＳ位置決めユニット２０は、３つ以上のＧＰＳ衛星信号が受信される場合しか有用な位置信号を発生できない。例えば、乗物がトンネル内にある間に衛星信号が全く受信されないか又は充分な衛星信号が受信されない場合には、推測航法ユニット２１が乗物の位置を追跡する信号を発生する。

ＭＣＵ１５は、位置決め装置２０又は２１で決定された実際の位置と、最適な経路との比較が、最適な経路を外れたことを指示するときに、出力ユニット１７を通して運転者に視覚及び／又は聴覚的に最適経路を外れたことを指示する。

運転者が出発点及び到着点を入力した後に、ＭＣＵは、セルラー電話１９を経、ベースステーション１２及び移動交換センター（ＭＳＣ）１３を通してサービスプロバイダー１４への接続を確立する。出発点及び到着点情報に基づいて、最適経路及びアトラクター領域を伴うルートがサービスプロバイダー１４により計算される。サービスプロバイダー１４は、決定された情報をセルラーネットワークを経てナビゲーションシステム１０へ送信し、情報がメモリ１６に記憶される。

本発明は、請求の範囲に記載する発明に関するものであるか本発明が向けられた問題のいずれか又は全部を軽減するものであるかに関わりなく、ここに明確に示す新規な特徴又は特徴の組合わせ或いはその一般化したものを包含するものとする。

以上の説明から、本発明の範囲内で種々の変更がなされ得ることが当業者に明らかであろう。

本発明による出発点から到着点までのルートマップである。 本発明を実施するためのシステムのブロック図である。

符号の説明

１０ ナビゲーションシステム
１２ ベースステーション
１３ 移動交換センター（ＭＳＣ）
１４ サービスプロバイダー
１５ マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）
１６ メモリ
１７ 出力ユニット
１８ 入力ユニット
１９ セルラー電話
２０ 位置決め受信器
２１ 推測航法ユニット

Claims (23)

1. 行程の出発点と到着点との間で乗物の提案ルートを与えると共に、その提案ルートに隣接する迂回領域内の選択された位置に対して、乗物を提案ルートに復帰させるための各迂回ルートを計算するルート計算器と、
   乗物に最も近い迂回領域内の選択された位置を決定する手段と、
   上記決定手段に応答して、乗物を提案ルートに復帰させるための迂回ルート案内命令を与える手段と、
   を備えたことを特徴とする乗物ナビゲーションシステム。
2. 上記ルート計算器は、乗物から離れたところに配置され、そして乗物と一緒に移動するプロセッサに上記提案ルート及び迂回ルートをロードするための手段が設けられた請求項１に記載の乗物ナビゲーションシステム。
3. 各選択された位置に対して複数の迂回ルートが与えられる請求項２に記載の乗物ナビゲーションシステム。
4. 選択された点からの複数の個々の迂回ルートに優先順位が与えられる請求項３に記載の乗物ナビゲーションシステム。
5. 個々の迂回ルートは、所定の基準に基づいて優先順位が決められる請求項４に記載の乗物ナビゲーションシステム。
6. 上記所定の基準は、ユーザが選択できる請求項４又は５に記載の乗物ナビゲーションシステム。
7. 最も優先順位の高い迂回ルートに対してルート案内命令が与えられる請求項４ないし６のいずれかに記載の乗物ナビゲーションシステム。
8. 上記ルート案内命令は、聴覚的なものである請求項１ないし７のいずれかに記載の乗物ナビゲーションシステム。
9. 上記ルート案内命令は、視覚的なものである請求項１ないし７のいずれかに記載の乗物ナビゲーションシステム。
10. 選択された位置を決定する上記手段は、ユーザ入力に応答する請求項１ないし９のいずれかに記載の乗物ナビゲーションシステム。
11. 迂回領域内の選択された位置を決定する上記手段は、位置感知装置を含む請求項１ないし９のいずれかに記載の乗物ナビゲーションシステム。
12. 上記位置感知装置は、ＧＰＳ信号に応答して最も近い選択された位置を決定する請求項１１に記載の乗物ナビゲーションシステム。
13. 上記感知装置は、乗物の進行方向を指示する方向センサからの入力に更に応答する請求項１２に記載の乗物ナビゲーションシステム。
14. 上記プロセッサは、進行方向において最も近い選択された位置を決定し、そしてその選択された位置からルート案内命令を与える請求項１３に記載の乗物ナビゲーションシステム。
15. 上記プロセッサは、提案ルートから外れたことを運転者に指示する請求項１１ないし１４のいずれかに記載の乗物ナビゲーションシステム。
16. 乗物が迂回領域を越えて移動した場合に遠隔ルート計算器から更に別の情報を送信することができる請求項２及びその従属請求項に記載の乗物ナビゲーションシステム。
17. 上記迂回領域の範囲は、ユーザにより選択できる請求項１ないし１５のいずれかに記載の乗物ナビゲーションシステム。
18. 提案ルートに対し好みのルート形式を指定できる請求項１ないし１７のいずれかに記載の乗物ナビゲーションシステム。
19. 上記迂回領域の範囲は、指定されるルートの形式に依存し得る請求項１ないし１８に記載の乗物ナビゲーションシステム。
20. 上記選択された点は、定められた迂回領域内に配置される請求項４及びその従属請求項に記載の乗物ナビゲーションシステム。
21. 上記選択された点は、道路の交差点である請求項１９に記載の乗物ナビゲーションシステム。
22. 車両が迂回領域から出る場合に、新たな提案ルートが中央のデータベースから要求される請求項１ないし２１のいずれかに記載の乗物ナビゲーションシステム。
23. 行程の出発点と到着点との間で乗物の提案ルートを計算し、
    その提案ルートに隣接する迂回領域内の選択された位置に対して、乗物を提案ルートに復帰させるための各迂回ルートを計算し、
    乗物に最も近い迂回領域内の選択された位置を決定し、そして
    乗物を提案ルートに復帰させるための迂回ルート案内命令を与える、
    という段階を含むことを特徴とする乗物ナビゲーション方法。

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