ナビゲーションシステム、車載端末、サーバ
【課題】車載端末のコストを低減可能なナビゲーションシステム等を提供すること。
【解決手段】相互に通信するサーバ１３と車載端末１５とを有するナビゲーションシステム１００において、車載端末１５は、車載端末１５が搭載された車両２００の位置を検出する位置検出手段４１と、車両の走行状況を取得する走行状況取得手段４２、４３と、位置の位置情報、及び、走行状況を示す走行状況情報をサーバに送信する第１の送信手段４４と、車両用ナビゲーションのナビゲーション画像情報をサーバ１３から受信する第１の受信手段４４と、ナビゲーション画像を表示する表示手段４９、５２と、を有し、サーバ１３は、位置情報及び走行状況情報を受信する第２の受信手段２５と、位置情報及び走行状況情報に基づきナビゲーション画像を生成する画像生成手段３１と、ナビゲーション画像情報を車載端末１５に送信する第２の送信手段２５と、を有することを特徴とする。
【解決手段】相互に通信するサーバ１３と車載端末１５とを有するナビゲーションシステム１００において、車載端末１５は、車載端末１５が搭載された車両２００の位置を検出する位置検出手段４１と、車両の走行状況を取得する走行状況取得手段４２、４３と、位置の位置情報、及び、走行状況を示す走行状況情報をサーバに送信する第１の送信手段４４と、車両用ナビゲーションのナビゲーション画像情報をサーバ１３から受信する第１の受信手段４４と、ナビゲーション画像を表示する表示手段４９、５２と、を有し、サーバ１３は、位置情報及び走行状況情報を受信する第２の受信手段２５と、位置情報及び走行状況情報に基づきナビゲーション画像を生成する画像生成手段３１と、ナビゲーション画像情報を車載端末１５に送信する第２の送信手段２５と、を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のナビゲーションシステム等に関し、特に、サーバから車両にナビゲーション画像情報を送信するナビゲーションシステム、車載端末及びサーバに関する。
【背景技術】
【０００２】
地図データを電子的に処理して、例えばユーザの現在位置周辺の地図や目的地周辺の地図をディスプレイに表示する技術が知られている。このような地図データは、ユーザ側で保持する形態とサーバ側で保持してユーザ側に送信する形態がある。ユーザ側で保持する形態ではユーザ側が地図データを受信する必要がないためユーザ側で地図データの表示処理を完結できるが、その反面、ユーザ側で地図データを管理したり更新する必要が生じる。
【０００３】
これに対し、サーバ側で地図データを保持する形態では、ユーザ側で更新することなく、最新の地図データを利用できるという利点がある反面、ディスプレイに地図データを表示するにはサーバから地図データを受信する処理が発生する。
【０００４】
そこで、サーバから地図データを受信するカーナビゲーションシステムにおいて、地図データのデータ量を効率的に削減するカーナビゲーションシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
特許文献１記載のカーナビゲーションシステムは、目的地までの経路上の交差点の位置、および、経路の道路種別のうち、少なくとも１つを反映して表示する経路周辺地図の範囲を設定することで、地図データを削減する。
【特許文献１】特開２００４−１２５４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、カーナビゲーションシステムでは、ＧＰＳ（Global Positioning System）等により検出した自車位置を、自律航法やマップマッチングにより補正してより高精度に推定している。特許文献１記載のカーナビゲーションシステムでは、受信した地図データに対するマップマッチングによる自車位置の推定を車両で行うため、カーナビゲーションシステムにマップマッチングするための手段を搭載する必要がありコスト増となるという問題がある。
【０００７】
また、ユーザ側で地図データを保持する形態であっても、車載可能な地図データのデータ容量の制約から、経路案内等においてディスプレイに表示可能な情報量には制約がある。この制約は、上記のように地図データをサーバから受信する形態ではさらに大きいとされているため、地図データをサーバ側で保持する形態では経路案内等において詳細な情報を表示することは困難であった。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑み、サーバ側で地図データを保持するナビゲーションシステム等において、車載端末のコストを低減可能なナビゲーションシステム、車載端末及びサーバを提供することを目的とする。また、サーバ側で地図データを保持するナビゲーションシステム等において、より詳細な案内情報を車両に提供可能なナビゲーションシステム、車載端末及びサーバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題に鑑み、本発明は、車両に搭載される車載端末において、車両の位置を検出する位置検出手段と、車両の走行状況を取得する走行状況取得手段と、位置の位置情報、及び、走行状況を示す走行状況情報をサーバに送信する送信手段と、車両用ナビゲーションのナビゲーション画像情報をサーバから受信する受信手段と、ナビゲーション画像情報に基づきナビゲーション画像を表示する表示手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、車載端末ではナビゲーション画像を生成する処理が不要なので、車載端末のコストを低減することができる。
【００１１】
また、本発明の一形態において、走行状況情報は、車速取得手段により取得された車速の車速情報、又は、進行方向取得手段により取得された進行方向の進行方向情報の少なくとも一方を含む、ことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、車載端末では自車位置を精度よく推定又は補正する処理が不要なので、車載端末のコストを低減することができる。
【００１３】
また、本発明の一形態において、受信手段は、サーバから動画配信されるナビゲーション画像情報を受信する、ことを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、動画配信により所定の帯域内で高精細なナビゲーション画像情報を受信することができる。
【００１５】
また、本発明の一形態において、車両の目的地情報を入力する入力手段、を有し、送信手段は、目的地情報をサーバに送信する、ことを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、サーバが車両の目的地から経路を検索できるので、車載端末では経路の検索処理が不要となり、車載端末のコストを低減することができる。
【発明の効果】
【００１７】
サーバ側で地図データを保持するナビゲーションシステム等において、車載端末のコストを低減可能なナビゲーションシステム、車載端末及びサーバを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、ナビゲーションシステム１００の全体構成図の一例を示す。ナビゲーションクライアント（以下、ナビクライアントという）１５を備えた車両２００は基地局１４に接続し、ＬＡＮやインターネットなどのネットワーク１２を介してサーバ１３と通信する。
【００１９】
ナビクライアント１５は車両データをサーバ１３に送信し、サーバ１３は車両データに基づき生成したナビデータを車両２００に送信する。本実施形態のナビゲーションシステム１００では、車両データに進行方向と車速を含めることとし、サーバ１３では自律航法及びマップマッチングにより自車位置を高精度に推定又は補正する。したがって、サーバ１３において車両２００の位置が高精度に決定でき、車両２００のナビクライアント１５では自律航法及びマップマッチングによる推定及び補正が必要ないので、ナビクライアント１５のコストを低減することができる。また、ナビ音声とナビ画像を含むナビデータを動画配信することで、限られた帯域で詳細な案内情報を車両２００に提供することを可能とする。
【００２０】
車両２００は、ネットワーク１２と接続された基地局１４と無線又は有線で通信可能に構成されている。基地局１４は、例えば、携帯電話の基地局や無線ＬＡＮのアクセスポイントである。基地局１４に到達した電波はデジタルデータに復調され、交換機及び携帯電話会社等の通信サーバを経てサーバ１３に到達する。なお、通信方式は、携帯電話、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）、無線ＬＡＮ、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）等、いずれであってもよい。また、デジタルデータの送受信には、例えばＴＣＰ（Transmission Control Protocol ）/ＩＰ（Internet Protocol）等のプロトコルと上位互換であるＨＴＴＰ（Hyper Text Transfer Protocol）やＦＴＰ（File Transfer Protocol）等のプロトコルが使用される。
【００２１】
図２は、サーバ１３とナビクライアント１５の機能ブロック図を示す。ナビクライアント１５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェイスを有するナビＥＣＵ４５により制御される。ナビＥＣＵ４５は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車内ＬＡＮや専用線を介してＧＰＳ受信機４１、ジャイロセンサ４２、車速センサ４３、通信ユニット４４、入力装置４６、映像処理部４９、音声処理部５０及び記憶装置５１と接続されている。
【００２２】
ＧＰＳ受信機４１は、地球の周りを周回する４つ以上のＧＰＳ衛星を補足して、各ＧＰＳ衛星からの電波の到達時間を計算し、到達時間と光速ｃから各ＧＰＳ衛星までの距離を算出する。そして、距離に応じて定まるパラメータを用いて所定の連立方程式を解き（例えば３つのＧＰＳ衛星を中心とする３つの球の表面の交点を求めることと等価）、ＧＰＳ衛星の電波から測位される自車両の位置（緯度・経度・標高）を決定する。
【００２３】
ジャイロセンサ４２は、光ファイバージャイロ、震動片型ジャイロ等のヨーレートセンサであり、車両２００が路面に対し水平に回転する時の角速度を検知して検知結果を積分することで角度、すなわち進行方向に変換する。３次元上の方向を推定するためジャイロセンサ４２は３軸方向の進行方向が検出可能であることが望ましい。
【００２４】
車速センサ４３は、例えば、車両２００の各輪に備えられたロータの円周上に定間隔で設置された凸部が通過する際の磁束の変化をパルスとして計測して、単位時間あたりのパルス数に基づき各輪毎に車輪速を計測する。車輪速にタイヤの外径を乗じれば車速が得られる。
【００２５】
通信ユニット４４は、基地局１４に接続すると共に、車両データを所定のパケットに分解しそれぞれにサーバ１３のＩＰアドレスとパケット番号を付して送信する。これにより、車両データはネットワーク１２を介してサーバ１３に送信される。
【００２６】
入力装置４６は、車両２００の乗員がナビクライアント１５を操作する操作情報を入力するユーザインターフェイスとなる。例えば、押しボタン式のキーボード４７、乗員の発した音声を入力するマイク４８、ディスプレイ５２に形成されたタッチパネル等である。
【００２７】
キーボード４７が操作された場合、入力装置４６はキーに応じたマニュアル操作情報を生成する。また、入力装置４６は、マイク４８が集音した音声を電気信号に変換し所定時間ごとに標本化し、電気信号をＡ-Ｄ変換して数値化(量子化)することで、操作音声を生成する。また、入力装置４６はマイク４８が集音した音声から音響的な特徴を取り出し、それを予め学習した学習辞書と照らし合わせ、最も確からしい言語系列を認識結果とすることで、音声コマンドを生成する。
【００２８】
操作音声と音声コマンドのいずれをサーバ１３に送信してもよいが、操作音声の場合、サーバ１３で負荷の大きい音声コマンドの生成処理を実行できるので、ナビクライアント１５のコストを低減することができる。本実施形態では操作音声を送信するものとするが、以下では、操作音声と音声コマンドを区別せず音声操作情報という。
【００２９】
記憶装置５１は、例えばハードディスクドライブやフラッシュメモリなどの不揮発メモリであり、サーバ１３から送信されたナビデータを記憶している。後述のようにこのナビデータは、映像用のナビ画像情報と音声用のナビ音声情報とを含む。
【００３０】
映像処理部４９は、記憶装置５１に記憶されたナビ画像情報からナビ画像を生成しディスプレイ５２に表示するよう要求する。後述するようにナビ画像は圧縮されているので、映像処理部４９はそれを伸長しディスプレイ５２（例えば、４８０×６４０画素）の１フレームを構成する画素値をＶＲＡＭ（Ｖｉｄｅｏ ＲＡＭ）に記憶する。画素値はディスプレイ５２の１画素毎にＲＧＢ各色のビット数を有し１画素毎に表示色を決定する情報となる。
【００３１】
ディスプレイ５２は、水平同期信号及び垂直同期信号、又は、１画素を区切る信号と共に、ＶＲＡＭから送信される画素値を受信し、所定のリフレッシュレートでナビ画像を表示する。
【００３２】
音声処理部５０は記憶装置５１に記憶されたナビ音声を、圧縮されている場合には伸長してスピーカ５３から出力する。
【００３３】
図３（ａ）は車両データが含む情報の一例を示す図である。車両データは、車両２００の車両識別情報、ナビクライアント１５が検出した位置情報、車速情報、方向情報、マニュアル操作情報、音声操作情報、を有する。車両識別情報は、車両２００を一意に識別できる情報であればよく例えば車台番号等である。位置情報は、ＧＰＳ受信機４１が検出した緯度・経度・標高からなる座標を含む情報である。速度情報は、車速センサ４３が検出した車両２００の車速を示す情報である。方向情報はジャイロセンサ４２が検出した車両２００の進行方向を示す情報である。マニュアル操作情報は、車両２００の乗員がキーボード４７やタッチパネルを操作して入力された、目的地、経路検索等のナビクライアント１５を操作する情報である。音声操作情報は、車両２００の乗員がマイク４８から入力した、目的地、経路検索等のナビクライアント１５を操作する情報を含む情報である。なお、この他、前進又は後退の別を示す情報を含めてもよい。
【００３４】
車両データは常に車両識別情報を含むが、図３（ａ）の全てを含んでいる必要はなく、マニュアル操作情報及び音声操作情報、は乗員が入力装置４６を操作した時に送信され、位置情報、車速情報及び方向情報は、所定のサイクル時間（好ましくは１秒未満）毎に送信される。
【００３５】
図３（ｂ）は、ナビデータが含む情報の一例を示す。ナビデータは、ナビクライアント１５のディスプレイ５２に表示されるナビ画像と、スピーカ５３から出力されるナビ音声とを含む。これらについては後述する。
【００３６】
図２に戻り、サーバ１３は、操作検出部２１、音声認識部２２、音声合成部２３、制御部２４、通信装置２５及び記憶装置２６を有し、制御部２４により制御される。制御部２４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェイスを有するコンピュータである。ＣＰＵが記憶装置２６からプログラム２８を読み出し実行することで、サーバ１３が有する操作検出部２１等を制御し、また、ルート検索部２９、画像生成部３１、メッセージ生成部３２、位置推定部３３、及び、マップマッチング部３４のアプリケーション機能が実現される。なお、操作検出部２１、音声認識部２２及び音声合成部２３のいずれか又は全てをソフトウェアで実装してもよく、アプリケーション機能を論理回路等のハードウェアで実装してもよい。
【００３７】
通信装置２５は例えばＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）であり、ネットワーク１２に接続してＴＣＰ／ＩＰなどのプロトコル処理を実行し車両データを受信すると共に、ナビデータを車両２００に送信する。なお、制御部２４は、通信装置２５が受信した車両データを例えば車両２００毎に記憶装置２６に順次記憶していく。したがって、サーバ１３は過去の所定時間内の車両データを参照することができる。
【００３８】
操作検出部２１は、記憶装置２６に記憶された車両データからマニュアル操作情報を抽出して乗員の操作を検出し、例えば制御コマンドに置き換えて制御部２４に送出する。音声認識部２２は、音声操作情報が音声コマンドの場合にはそれを制御コマンドに置き換えて制御部２４に送出し、音声操作情報が操作音声の場合には操作音声に音声認識処理を施し制御コマンドを生成して制御部２４に送出する。
【００３９】
音声合成部２３は、メッセージ生成部３２が生成したメッセージ（文字列）を、単語に分解し単語に発音記号を割り当て、発音記号に従い音声の波形を出力する。そして、この波形を所定時間ごとに標本化し、電気信号をＡ-Ｄ変換して数値化(量子化)して、ナビ音声を生成する。メッセージ生成部３２が生成するメッセージは、例えば右折又は左折を案内する文字列である。
【００４０】
記憶装置２６は、例えばハードディスクドライブやフラッシュメモリなどの不揮発メモリであり、地図データ２７及びプログラム２８を記憶していると共に、車両２００から送信された車両データを記憶する。
【００４１】
地図データ２７には、道路網や交差点などの道路地図情報が、緯度・経度に対応づけて格納されている。地図データ２７は、実際の道路網に対応したノード(道路と道路が交差する点、例えば交差点)と、リンク(ノードとノードを接続する道路)とを対応づけたテーブル状のデータベースである。
【００４２】
ノードテーブルは、ノードの番号、座標、そのノードから流出するリンク数及びそれらのリンク番号を有する。また、リンクテーブルは、リンクの番号、リンクを構成する始点ノードと終点ノード、リンク長、ノードに対する方位を有する。ノード番号及びリンク番号は、互いに重複しないように定められており、ノード番号とリンク番号をそれぞれ辿ることで道路網が形成される。なお、地図データ２７には、各道路毎に一般道、高速道路等の道路種別、及び、ガソリンスタンド等の施設が記憶されている。
【００４３】
アプリケーション機能について説明する。ルート検索部２９は、車両データが含む位置情報（現在位置）及び目的地に基づき、現在位置から目的地までの経路を検索する。経路検索には、例えばダイクストラ法を用いる。ダイクストラ法では、リンク長や右左折、幅員、通行規制等をコストに置き換え、これらのコストの積算値が最も小さくなる経路を選択する。
【００４４】
位置推定部３３は、車両データの位置情報又はマップマッチング部３４により補正された位置情報を起点にして、車両データの方向情報の方向に車速情報による走行距離を累積し、車両２００の現在の位置を推定する（以下、推定位置という）。
【００４５】
また、過去の所定距離において、推定された車両２００の推定位置を記憶装置２６に記憶する。これにより、車両２００の走行軌跡が得られる。
【００４６】
マップマッチング部３４は、車両２００は道路上を走行する可能性が高いとの前提の下、車両２００の周囲の道路地図を利用して、推定位置に対し最も確からしい道路に車両２００の位置を補正する（以下、マップマッチングされた位置を補正位置という）。マップマッチングにはいくつか方法があるが、例えば方向情報の方向と最も角度が近い方向のリンクに推定位置から降ろした垂線が交差する地点を補正位置としてもよいし、車両２００の走行軌跡と地図データ２７の道路地図のパターンを比較して、その一致度から近接しているリンクを抽出し、リンク上の相当する位置を車両２００の補正位置としてもよい。
【００４７】
図４は、道路地図上に特定される車両２００の補正位置の一例を示す。図４では車両２００は補正位置である位置Ｓを走行している。また、目的地Ｅが設定されており、ルート検索部２９により目的地Ｅまでの経路６０が検索されている。
【００４８】
画像生成部３１は、位置Ｓを含む描画範囲（例えば数ｋｍ四方）のナビ画像を生成する。描画範囲は、マニュアル操作情報又は音声操作情報を用いて乗員により設定されているか、予めサーバ１３に設定されている。
【００４９】
図５は、画像生成部３１が生成するナビ画像の一例を示す。画像生成部３１は、補正位置に基づき決定された描画範囲の道路地図を地図データ２７から抽出し、リンク長、リンク間の接続方向、幅員等に従い、道路網を形成する。そして、道路種別に応じて各リンクの色を設定すると共に、道路以外の市街地、河、海、山などに所定の色を設定し、また、学校アイコン６１、銀行アイコン６２、郵便局アイコン６３、警察アイコン６４又は公園アイコン６５等の施設に、予め形状や色が登録されているアイコンを配置する。また、図４の位置Ｓに、予め登録された比較的目立つ現在位置アイコン６６を配置する。ルート検索部２９により目的地Ｅまでの経路６０が検索されている場合には、経路６０に所定の色を設定する。
【００５０】
このような処理により１フレームのナビ画像が生成され、画像生成部３１は例えば車両データが送信される度にナビ画像の生成を繰り返す。したがって、車両２００が進行した道路（例えば経路６０）を包皮する範囲の道路地図のナビ画像が次々に生成される。なお、画像生成部３１は、ナビ画像の全面を走査して１画素毎に例えばＲＧＢ各色の画素値を取得する。
【００５１】
また、図４に示したようにルート検索部２９により目的地Ｅまでの経路６０が検索されている場合、メッセージ生成部３２は、右折又は左折する交差点ｎ１〜ｎ５の手前でメッセージを生成する。このメッセージは例えば「前方２００ｍ先、右折出です」等の文字列である。音声合成部２３はメッセージ生成部３２が生成したメッセージのナビ音声を生成する。
【００５２】
そして、動画データ生成部３５は、次々に生成されるナビ画像から動画データを生成すると共に、ナビ音声が生成された場合はナビ音声を付加して動画データを生成する。ナビ画像とナビ音声は時間的に並行して生成されるので、ナビ画像とナビ音声が同期した動画データを生成できる。
【００５３】
動画データ生成部３５は、例えば、次々と生成されるナビ画像の差分を取り出して圧縮するＭＰＥＧ２、ＭＰＥＧ４、ＦＬＡＳＨ又はＨ．２６４等の規格でナビ画像を圧縮し、また、ナビ音声をＡＡＣ（Advanced Audio Coding）等で圧縮し両者を含むナビデータを生成する。なお、ナビ音声は、ＭＰ３、ＷＭＡ（Windows（登録商標） Media Audio）等どのような規格で圧縮してもよい。
【００５４】
また、本実施形態ではナビデータを動画形式のフォーマットにて生成するが、ナビ画像をＪＰＥＧで圧縮する等、ナビ画像を静止画のまま送信してもよい。この場合、ナビ画像とナビ音声は別々のファイルに格納される。
【００５５】
サーバ１３の通信装置２５は、作成された動画データを車両２００を配信先とするユニキャストでライブ配信する。したがって、車両２００はリアルタイムでナビ画像とナビ音声を受信できる。
【００５６】
従来の地図データ２７は、データ容量の制約から比較的少ない数の有向線分（ベクトルデータ）の集まりで構成することがあるが、サーバ１３では地図データ２７のデータ容量の制約が少ないので、数多くの有向線分を利用して極めて高精細な表現や高精細な３Ｄ表示が可能となる。また、従来は車両２００に搭載される地図データ２７をラスターデータで構成することは困難であったが、サーバ１３では様々な縮尺のラスターデータを予め記憶しておくことができるので、ラスターデータに補正位置に応じた現在位置アイコン６６を配置するだけで、表現力の豊かな道路地図を提供することができる。
【００５７】
また、動画データはナビ画像が高精細か否かよりも記憶したナビ画像の時間長により影響されるので、高精細な表現、３Ｄ表示又はラスタデータからナビ画像を生成してもほぼ一定の大きさに納めることができ、所定の帯域が確保できれば通信速度が不足するおそれもない。
【００５８】
図６は、ナビＥＣＵ４５が車両データをサーバ１３に送信する手順を示すフローチャート図である。図６の処理は例えばイグニッションオンによりスタートし、イグニッションオフになるまで繰り返される。
【００５９】
ナビＥＣＵ４５は、ＧＰＳ受信機４１が検出する位置、車速センサ４３が検出する車速、ジャイロセンサ４２が検出する方向を、それぞれ所定のタイミングで取得する（Ｓ１０）。取得のタイミングは例えば１秒未満である。
【００６０】
ついで、ナビＥＣＵ４５は、位置から位置情報を、車速から車速情報を、方向から方向情報をそれぞれ生成する（Ｓ２０）。なお、位置、車速及び方向が検出されるタイミングが異なる場合は、それぞれのタイミングで位置情報、車速情報及び方向情報を生成する。
【００６１】
また、ナビＥＣＵ４５は入力装置４６からの割り込みを監視しており、乗員による入力装置４６の操作が検出されるか否かを判定する（Ｓ３０）。
【００６２】
操作が検出された場合（Ｓ３０のＹｅｓ）、キーボード４７が操作された場合はマニュアル操作情報を、マイク４８から音声により操作された場合は音声操作情報を、それぞれ生成する（Ｓ４０）。
【００６３】
そして、ナビＥＣＵ４５は、位置情報、車速情報、方向情報、マニュアル操作情報及び音声操作情報の一部又は全てから車両データを作成しサーバ１３へ送信する（Ｓ５０）。以上の処理により車両データが繰り返しサーバ１３に送信される。
【００６４】
図７は、サーバ１３の制御部２４が車両データから生成した動画データを車両２００に送信する手順を示すフローチャート図である。図７の処理はサーバ１３と通信する車両２００がある限り繰り返される。
【００６５】
サーバ１３の制御部２４は車両２００から送信される車両データを受信する（Ｓ１１０）。そして、車両データにマニュアル操作情報又は音声操作情報が含まれるか否か判定する（Ｓ１２０）。
【００６６】
マニュアル操作情報又は音声操作情報が含まれている場合（Ｓ１２０のＹｅｓ）、操作検出部２１はマニュアル操作情報から制御コマンドを、音声認識部２２は音声操作情報から制御コマンドをそれぞれ生成する（Ｓ１３０）。
【００６７】
ついで、画像生成部３１はナビ画像を生成し、メッセージ生成部３２はナビ音声を生成する（Ｓ１４０）。まず、位置推定部３３は、直前の推定位置を記憶装置２６から読み出し、推定位置を起点にして方向情報の方向に車速情報による走行距離を累積し車両２００の現在の推定位置を推定する。そして、マップマッチング部３４は、車両２００の周囲の道路地図を利用して、車両データの推定位置に対し最も確からしい道路に車両２００の位置を補正する。これにより車両２００の位置が高精度に補正された補正位置が得られる。
【００６８】
そして、画像生成部３１は車両２００の補正位置に対応する現在位置アイコン６６と共に、所定の描画範囲のナビ画像を生成する。なお、ステップＳ１３０で生成した制御コマンドが、ナビ画像の縮尺や表示範囲、北方向の指定など、ナビ画像を変更するものである場合、変更後のナビ画像に現在地位アイコン６６を配置する。
【００６９】
ついで、動画データ生成部３５は、ナビ画像から、ナビ音声がある場合はナビ画像及びナビ音声から動画データを生成する（Ｓ１５０）。
【００７０】
通信装置２５は、動画データを含むナビデータを車両２００に送信する（Ｓ１６０）。すなわち、通信装置２５は、動画データをパケットに分解し車両２００のＩＰアドレスをそれぞれのパケットに付与して送信する。以上の処理によりナビデータが繰り返し車両２００に送信される。
【００７１】
図８は、ナビＥＣＵ４５がナビ画像を表示し、また、ナビ音声を出力する手順を示すフローチャート図である。図８の処理は例えばイグニッションオンによりスタートし、イグニッションオフになるまで繰り返される。
【００７２】
ナビクライアント１５の通信ユニット４４はサーバ１３から送信されるナビデータを受信する（Ｓ２１０）。映像処理部４９は、１画面分のパケットデータが受信されるまで記憶装置５１のバッファーメモリにパケットデータを記憶し、１画面分のパケットデータが受信されるとナビ画像を表示する（Ｓ２２０）。また、ナビデータにナビ音声が含まれている場合は、音声処理部５０はナビ音声を伸長しスピーカ５３から出力する。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態のナビゲーションシステム１００によれば、サーバ１３において車両２００の位置が高精度に補正するため、車両２００のナビクライアント１５のコストを低減することができる。また、ナビデータ（ナビ画像）を動画データとすることで、データ容量をほぼ一定に抑制しながら、極めて高精細なナビ画像を提供することができる。
【００７４】
〔ナビ画像生成の変形例〕
車両２００のＧＰＳ受信機４１が検出した位置は車両２００の現在の位置であるが、サーバ１３で生成されたナビ画像を車両２００で表示する時には既に車両２００は現在位置アイコン６６で示される位置よりも進行方向に進んでいる。ＧＰＳ受信機４１が位置を検出してから車両２００でナビ画像を表示するまでのタイムラグを例えば１秒程度とすると、時速６０ｋｍ／ｈの車両２００は約１７ｍ進行することになる。したがって、タイムラグ中に進行してしまう距離は描画範囲（例えば５００ｍ四方）に対し大きくはなく、実際の走行位置と現在位置アイコン６６で示される位置とが大きく乖離しているとの印象を乗員に与えるおそれはない。
【００７５】
しかしながら、サーバ１３がタイムラグ経過後の車両２００の位置を予測してナビ画像を生成すれば、実際の走行位置と現在位置アイコン６６で示される位置とがさらに精度よく一致することになる。そこで、画像生成部３１がタイムラグ経過後の車両２００の位置を予測してナビ画像を生成するナビゲーションシステム１００について説明する。
【００７６】
図９はＧＰＳ受信機４１により検出された位置とタイムラグ経過後の予測位置の関係を示す図である。予測位置は位置推定部３３が予測するものとする。位置推定部３３は、車両データの車速情報及び方向情報からタイムラグ経過後の予測位置を予測する。タイムラグは、ＧＰＳ受信機４１が位置を検出してからナビ画像を車両２００で表示するまでのおよその時間であり予め既知である。位置推定部３３は、方向情報にかかる方向に車速とタイムラグの積から算出される距離を延長し予測位置を予測する。なお、過去の車速情報から車両２００の加減速度を算出し、予測位置の予測に用いてもよい。
【００７７】
そして、画像生成部３１は予測位置を含む描画範囲のナビ画像を生成する。したがって、実際の走行位置と現在位置アイコン６６で示される位置との差異を低減できる。予測位置は、車両データを受信するサイクルよりも短いサイクル時間毎に予測できるので、予測位置までのナビ画面を複数作成することで、動画データとして配信されるナビデータをよりスムースな動画とすることができる。
【００７８】
また、交差点等の手前では方向情報の方向に進行するか否か予測困難な場合がある。この場合、交差点の手前で速度が低下した場合には、位置推定部３３は進行方向が変わると予測し予測位置の推定を行わず、交差点の手前で速度が低下しない場合には上記のように予測位置を予測する。速度が低下した場合、実際の走行位置と現在位置アイコン６６で示される位置との差異は小さくなるので、予測位置の推定を行わなくても影響は少ない。したがって、単に信号待ちで速度が低下しても実際に右折又は左折しても同様に処理することができる。
【００７９】
このように予測の是非を判定することで、現在位置アイコン６６を誤ってナビ画像に配置することを防止できる。なお、目的地までの経路６０が検索されている場合、経路６０に沿って予測位置を予測してもよい。
【００８０】
本変形例によれば、実際の走行位置と現在位置アイコン６６で示される位置とをさらに精度よく一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】ナビゲーションシステムの全体構成図の一例である。
【図２】サーバとナビクライアントの機能ブロック図の一例である。
【図３】車両データ及びナビデータが含む情報の一例を示す図である。
【図４】道路地図上に特定される車両の補正位置の一例を示す図である。
【図５】画像生成部が生成するナビ画像の一例を示す図である。
【図６】ナビＥＣＵが車両データをサーバに送信する手順を示すフローチャート図である。
【図７】サーバの制御部が車両データから生成した動画データを車両に送信する手順を示すフローチャート図である。
【図８】ナビＥＣＵがナビ画像を表示し、また、ナビ音声を出力する手順を示すフローチャート図である。
【図９】ＧＰＳ受信機により検出された位置とタイムラグ経過後の予測位置の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１３ サーバ
１４ 基地局
１５ ナビクライアント
２７ 地図データ
２８ プログラム
２９ ルート検索部
３１ 画像生成部
３２ メッセージ生成部
３３ 位置推定部
３４ マップマッチング部
３５ 動画データ生成部
４１ ＧＰＳ受信機
４２ ジャイロセンサ
４３ 車速センサ
１００ ナビゲーションシステム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のナビゲーションシステム等に関し、特に、サーバから車両にナビゲーション画像情報を送信するナビゲーションシステム、車載端末及びサーバに関する。
【背景技術】
【０００２】
地図データを電子的に処理して、例えばユーザの現在位置周辺の地図や目的地周辺の地図をディスプレイに表示する技術が知られている。このような地図データは、ユーザ側で保持する形態とサーバ側で保持してユーザ側に送信する形態がある。ユーザ側で保持する形態ではユーザ側が地図データを受信する必要がないためユーザ側で地図データの表示処理を完結できるが、その反面、ユーザ側で地図データを管理したり更新する必要が生じる。
【０００３】
これに対し、サーバ側で地図データを保持する形態では、ユーザ側で更新することなく、最新の地図データを利用できるという利点がある反面、ディスプレイに地図データを表示するにはサーバから地図データを受信する処理が発生する。
【０００４】
そこで、サーバから地図データを受信するカーナビゲーションシステムにおいて、地図データのデータ量を効率的に削減するカーナビゲーションシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
特許文献１記載のカーナビゲーションシステムは、目的地までの経路上の交差点の位置、および、経路の道路種別のうち、少なくとも１つを反映して表示する経路周辺地図の範囲を設定することで、地図データを削減する。
【特許文献１】特開２００４−１２５４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、カーナビゲーションシステムでは、ＧＰＳ（Global Positioning System）等により検出した自車位置を、自律航法やマップマッチングにより補正してより高精度に推定している。特許文献１記載のカーナビゲーションシステムでは、受信した地図データに対するマップマッチングによる自車位置の推定を車両で行うため、カーナビゲーションシステムにマップマッチングするための手段を搭載する必要がありコスト増となるという問題がある。
【０００７】
また、ユーザ側で地図データを保持する形態であっても、車載可能な地図データのデータ容量の制約から、経路案内等においてディスプレイに表示可能な情報量には制約がある。この制約は、上記のように地図データをサーバから受信する形態ではさらに大きいとされているため、地図データをサーバ側で保持する形態では経路案内等において詳細な情報を表示することは困難であった。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑み、サーバ側で地図データを保持するナビゲーションシステム等において、車載端末のコストを低減可能なナビゲーションシステム、車載端末及びサーバを提供することを目的とする。また、サーバ側で地図データを保持するナビゲーションシステム等において、より詳細な案内情報を車両に提供可能なナビゲーションシステム、車載端末及びサーバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題に鑑み、本発明は、車両に搭載される車載端末において、車両の位置を検出する位置検出手段と、車両の走行状況を取得する走行状況取得手段と、位置の位置情報、及び、走行状況を示す走行状況情報をサーバに送信する送信手段と、車両用ナビゲーションのナビゲーション画像情報をサーバから受信する受信手段と、ナビゲーション画像情報に基づきナビゲーション画像を表示する表示手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、車載端末ではナビゲーション画像を生成する処理が不要なので、車載端末のコストを低減することができる。
【００１１】
また、本発明の一形態において、走行状況情報は、車速取得手段により取得された車速の車速情報、又は、進行方向取得手段により取得された進行方向の進行方向情報の少なくとも一方を含む、ことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、車載端末では自車位置を精度よく推定又は補正する処理が不要なので、車載端末のコストを低減することができる。
【００１３】
また、本発明の一形態において、受信手段は、サーバから動画配信されるナビゲーション画像情報を受信する、ことを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、動画配信により所定の帯域内で高精細なナビゲーション画像情報を受信することができる。
【００１５】
また、本発明の一形態において、車両の目的地情報を入力する入力手段、を有し、送信手段は、目的地情報をサーバに送信する、ことを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、サーバが車両の目的地から経路を検索できるので、車載端末では経路の検索処理が不要となり、車載端末のコストを低減することができる。
【発明の効果】
【００１７】
サーバ側で地図データを保持するナビゲーションシステム等において、車載端末のコストを低減可能なナビゲーションシステム、車載端末及びサーバを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、ナビゲーションシステム１００の全体構成図の一例を示す。ナビゲーションクライアント（以下、ナビクライアントという）１５を備えた車両２００は基地局１４に接続し、ＬＡＮやインターネットなどのネットワーク１２を介してサーバ１３と通信する。
【００１９】
ナビクライアント１５は車両データをサーバ１３に送信し、サーバ１３は車両データに基づき生成したナビデータを車両２００に送信する。本実施形態のナビゲーションシステム１００では、車両データに進行方向と車速を含めることとし、サーバ１３では自律航法及びマップマッチングにより自車位置を高精度に推定又は補正する。したがって、サーバ１３において車両２００の位置が高精度に決定でき、車両２００のナビクライアント１５では自律航法及びマップマッチングによる推定及び補正が必要ないので、ナビクライアント１５のコストを低減することができる。また、ナビ音声とナビ画像を含むナビデータを動画配信することで、限られた帯域で詳細な案内情報を車両２００に提供することを可能とする。
【００２０】
車両２００は、ネットワーク１２と接続された基地局１４と無線又は有線で通信可能に構成されている。基地局１４は、例えば、携帯電話の基地局や無線ＬＡＮのアクセスポイントである。基地局１４に到達した電波はデジタルデータに復調され、交換機及び携帯電話会社等の通信サーバを経てサーバ１３に到達する。なお、通信方式は、携帯電話、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）、無線ＬＡＮ、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）等、いずれであってもよい。また、デジタルデータの送受信には、例えばＴＣＰ（Transmission Control Protocol ）/ＩＰ（Internet Protocol）等のプロトコルと上位互換であるＨＴＴＰ（Hyper Text Transfer Protocol）やＦＴＰ（File Transfer Protocol）等のプロトコルが使用される。
【００２１】
図２は、サーバ１３とナビクライアント１５の機能ブロック図を示す。ナビクライアント１５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェイスを有するナビＥＣＵ４５により制御される。ナビＥＣＵ４５は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車内ＬＡＮや専用線を介してＧＰＳ受信機４１、ジャイロセンサ４２、車速センサ４３、通信ユニット４４、入力装置４６、映像処理部４９、音声処理部５０及び記憶装置５１と接続されている。
【００２２】
ＧＰＳ受信機４１は、地球の周りを周回する４つ以上のＧＰＳ衛星を補足して、各ＧＰＳ衛星からの電波の到達時間を計算し、到達時間と光速ｃから各ＧＰＳ衛星までの距離を算出する。そして、距離に応じて定まるパラメータを用いて所定の連立方程式を解き（例えば３つのＧＰＳ衛星を中心とする３つの球の表面の交点を求めることと等価）、ＧＰＳ衛星の電波から測位される自車両の位置（緯度・経度・標高）を決定する。
【００２３】
ジャイロセンサ４２は、光ファイバージャイロ、震動片型ジャイロ等のヨーレートセンサであり、車両２００が路面に対し水平に回転する時の角速度を検知して検知結果を積分することで角度、すなわち進行方向に変換する。３次元上の方向を推定するためジャイロセンサ４２は３軸方向の進行方向が検出可能であることが望ましい。
【００２４】
車速センサ４３は、例えば、車両２００の各輪に備えられたロータの円周上に定間隔で設置された凸部が通過する際の磁束の変化をパルスとして計測して、単位時間あたりのパルス数に基づき各輪毎に車輪速を計測する。車輪速にタイヤの外径を乗じれば車速が得られる。
【００２５】
通信ユニット４４は、基地局１４に接続すると共に、車両データを所定のパケットに分解しそれぞれにサーバ１３のＩＰアドレスとパケット番号を付して送信する。これにより、車両データはネットワーク１２を介してサーバ１３に送信される。
【００２６】
入力装置４６は、車両２００の乗員がナビクライアント１５を操作する操作情報を入力するユーザインターフェイスとなる。例えば、押しボタン式のキーボード４７、乗員の発した音声を入力するマイク４８、ディスプレイ５２に形成されたタッチパネル等である。
【００２７】
キーボード４７が操作された場合、入力装置４６はキーに応じたマニュアル操作情報を生成する。また、入力装置４６は、マイク４８が集音した音声を電気信号に変換し所定時間ごとに標本化し、電気信号をＡ-Ｄ変換して数値化(量子化)することで、操作音声を生成する。また、入力装置４６はマイク４８が集音した音声から音響的な特徴を取り出し、それを予め学習した学習辞書と照らし合わせ、最も確からしい言語系列を認識結果とすることで、音声コマンドを生成する。
【００２８】
操作音声と音声コマンドのいずれをサーバ１３に送信してもよいが、操作音声の場合、サーバ１３で負荷の大きい音声コマンドの生成処理を実行できるので、ナビクライアント１５のコストを低減することができる。本実施形態では操作音声を送信するものとするが、以下では、操作音声と音声コマンドを区別せず音声操作情報という。
【００２９】
記憶装置５１は、例えばハードディスクドライブやフラッシュメモリなどの不揮発メモリであり、サーバ１３から送信されたナビデータを記憶している。後述のようにこのナビデータは、映像用のナビ画像情報と音声用のナビ音声情報とを含む。
【００３０】
映像処理部４９は、記憶装置５１に記憶されたナビ画像情報からナビ画像を生成しディスプレイ５２に表示するよう要求する。後述するようにナビ画像は圧縮されているので、映像処理部４９はそれを伸長しディスプレイ５２（例えば、４８０×６４０画素）の１フレームを構成する画素値をＶＲＡＭ（Ｖｉｄｅｏ ＲＡＭ）に記憶する。画素値はディスプレイ５２の１画素毎にＲＧＢ各色のビット数を有し１画素毎に表示色を決定する情報となる。
【００３１】
ディスプレイ５２は、水平同期信号及び垂直同期信号、又は、１画素を区切る信号と共に、ＶＲＡＭから送信される画素値を受信し、所定のリフレッシュレートでナビ画像を表示する。
【００３２】
音声処理部５０は記憶装置５１に記憶されたナビ音声を、圧縮されている場合には伸長してスピーカ５３から出力する。
【００３３】
図３（ａ）は車両データが含む情報の一例を示す図である。車両データは、車両２００の車両識別情報、ナビクライアント１５が検出した位置情報、車速情報、方向情報、マニュアル操作情報、音声操作情報、を有する。車両識別情報は、車両２００を一意に識別できる情報であればよく例えば車台番号等である。位置情報は、ＧＰＳ受信機４１が検出した緯度・経度・標高からなる座標を含む情報である。速度情報は、車速センサ４３が検出した車両２００の車速を示す情報である。方向情報はジャイロセンサ４２が検出した車両２００の進行方向を示す情報である。マニュアル操作情報は、車両２００の乗員がキーボード４７やタッチパネルを操作して入力された、目的地、経路検索等のナビクライアント１５を操作する情報である。音声操作情報は、車両２００の乗員がマイク４８から入力した、目的地、経路検索等のナビクライアント１５を操作する情報を含む情報である。なお、この他、前進又は後退の別を示す情報を含めてもよい。
【００３４】
車両データは常に車両識別情報を含むが、図３（ａ）の全てを含んでいる必要はなく、マニュアル操作情報及び音声操作情報、は乗員が入力装置４６を操作した時に送信され、位置情報、車速情報及び方向情報は、所定のサイクル時間（好ましくは１秒未満）毎に送信される。
【００３５】
図３（ｂ）は、ナビデータが含む情報の一例を示す。ナビデータは、ナビクライアント１５のディスプレイ５２に表示されるナビ画像と、スピーカ５３から出力されるナビ音声とを含む。これらについては後述する。
【００３６】
図２に戻り、サーバ１３は、操作検出部２１、音声認識部２２、音声合成部２３、制御部２４、通信装置２５及び記憶装置２６を有し、制御部２４により制御される。制御部２４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェイスを有するコンピュータである。ＣＰＵが記憶装置２６からプログラム２８を読み出し実行することで、サーバ１３が有する操作検出部２１等を制御し、また、ルート検索部２９、画像生成部３１、メッセージ生成部３２、位置推定部３３、及び、マップマッチング部３４のアプリケーション機能が実現される。なお、操作検出部２１、音声認識部２２及び音声合成部２３のいずれか又は全てをソフトウェアで実装してもよく、アプリケーション機能を論理回路等のハードウェアで実装してもよい。
【００３７】
通信装置２５は例えばＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）であり、ネットワーク１２に接続してＴＣＰ／ＩＰなどのプロトコル処理を実行し車両データを受信すると共に、ナビデータを車両２００に送信する。なお、制御部２４は、通信装置２５が受信した車両データを例えば車両２００毎に記憶装置２６に順次記憶していく。したがって、サーバ１３は過去の所定時間内の車両データを参照することができる。
【００３８】
操作検出部２１は、記憶装置２６に記憶された車両データからマニュアル操作情報を抽出して乗員の操作を検出し、例えば制御コマンドに置き換えて制御部２４に送出する。音声認識部２２は、音声操作情報が音声コマンドの場合にはそれを制御コマンドに置き換えて制御部２４に送出し、音声操作情報が操作音声の場合には操作音声に音声認識処理を施し制御コマンドを生成して制御部２４に送出する。
【００３９】
音声合成部２３は、メッセージ生成部３２が生成したメッセージ（文字列）を、単語に分解し単語に発音記号を割り当て、発音記号に従い音声の波形を出力する。そして、この波形を所定時間ごとに標本化し、電気信号をＡ-Ｄ変換して数値化(量子化)して、ナビ音声を生成する。メッセージ生成部３２が生成するメッセージは、例えば右折又は左折を案内する文字列である。
【００４０】
記憶装置２６は、例えばハードディスクドライブやフラッシュメモリなどの不揮発メモリであり、地図データ２７及びプログラム２８を記憶していると共に、車両２００から送信された車両データを記憶する。
【００４１】
地図データ２７には、道路網や交差点などの道路地図情報が、緯度・経度に対応づけて格納されている。地図データ２７は、実際の道路網に対応したノード(道路と道路が交差する点、例えば交差点)と、リンク(ノードとノードを接続する道路)とを対応づけたテーブル状のデータベースである。
【００４２】
ノードテーブルは、ノードの番号、座標、そのノードから流出するリンク数及びそれらのリンク番号を有する。また、リンクテーブルは、リンクの番号、リンクを構成する始点ノードと終点ノード、リンク長、ノードに対する方位を有する。ノード番号及びリンク番号は、互いに重複しないように定められており、ノード番号とリンク番号をそれぞれ辿ることで道路網が形成される。なお、地図データ２７には、各道路毎に一般道、高速道路等の道路種別、及び、ガソリンスタンド等の施設が記憶されている。
【００４３】
アプリケーション機能について説明する。ルート検索部２９は、車両データが含む位置情報（現在位置）及び目的地に基づき、現在位置から目的地までの経路を検索する。経路検索には、例えばダイクストラ法を用いる。ダイクストラ法では、リンク長や右左折、幅員、通行規制等をコストに置き換え、これらのコストの積算値が最も小さくなる経路を選択する。
【００４４】
位置推定部３３は、車両データの位置情報又はマップマッチング部３４により補正された位置情報を起点にして、車両データの方向情報の方向に車速情報による走行距離を累積し、車両２００の現在の位置を推定する（以下、推定位置という）。
【００４５】
また、過去の所定距離において、推定された車両２００の推定位置を記憶装置２６に記憶する。これにより、車両２００の走行軌跡が得られる。
【００４６】
マップマッチング部３４は、車両２００は道路上を走行する可能性が高いとの前提の下、車両２００の周囲の道路地図を利用して、推定位置に対し最も確からしい道路に車両２００の位置を補正する（以下、マップマッチングされた位置を補正位置という）。マップマッチングにはいくつか方法があるが、例えば方向情報の方向と最も角度が近い方向のリンクに推定位置から降ろした垂線が交差する地点を補正位置としてもよいし、車両２００の走行軌跡と地図データ２７の道路地図のパターンを比較して、その一致度から近接しているリンクを抽出し、リンク上の相当する位置を車両２００の補正位置としてもよい。
【００４７】
図４は、道路地図上に特定される車両２００の補正位置の一例を示す。図４では車両２００は補正位置である位置Ｓを走行している。また、目的地Ｅが設定されており、ルート検索部２９により目的地Ｅまでの経路６０が検索されている。
【００４８】
画像生成部３１は、位置Ｓを含む描画範囲（例えば数ｋｍ四方）のナビ画像を生成する。描画範囲は、マニュアル操作情報又は音声操作情報を用いて乗員により設定されているか、予めサーバ１３に設定されている。
【００４９】
図５は、画像生成部３１が生成するナビ画像の一例を示す。画像生成部３１は、補正位置に基づき決定された描画範囲の道路地図を地図データ２７から抽出し、リンク長、リンク間の接続方向、幅員等に従い、道路網を形成する。そして、道路種別に応じて各リンクの色を設定すると共に、道路以外の市街地、河、海、山などに所定の色を設定し、また、学校アイコン６１、銀行アイコン６２、郵便局アイコン６３、警察アイコン６４又は公園アイコン６５等の施設に、予め形状や色が登録されているアイコンを配置する。また、図４の位置Ｓに、予め登録された比較的目立つ現在位置アイコン６６を配置する。ルート検索部２９により目的地Ｅまでの経路６０が検索されている場合には、経路６０に所定の色を設定する。
【００５０】
このような処理により１フレームのナビ画像が生成され、画像生成部３１は例えば車両データが送信される度にナビ画像の生成を繰り返す。したがって、車両２００が進行した道路（例えば経路６０）を包皮する範囲の道路地図のナビ画像が次々に生成される。なお、画像生成部３１は、ナビ画像の全面を走査して１画素毎に例えばＲＧＢ各色の画素値を取得する。
【００５１】
また、図４に示したようにルート検索部２９により目的地Ｅまでの経路６０が検索されている場合、メッセージ生成部３２は、右折又は左折する交差点ｎ１〜ｎ５の手前でメッセージを生成する。このメッセージは例えば「前方２００ｍ先、右折出です」等の文字列である。音声合成部２３はメッセージ生成部３２が生成したメッセージのナビ音声を生成する。
【００５２】
そして、動画データ生成部３５は、次々に生成されるナビ画像から動画データを生成すると共に、ナビ音声が生成された場合はナビ音声を付加して動画データを生成する。ナビ画像とナビ音声は時間的に並行して生成されるので、ナビ画像とナビ音声が同期した動画データを生成できる。
【００５３】
動画データ生成部３５は、例えば、次々と生成されるナビ画像の差分を取り出して圧縮するＭＰＥＧ２、ＭＰＥＧ４、ＦＬＡＳＨ又はＨ．２６４等の規格でナビ画像を圧縮し、また、ナビ音声をＡＡＣ（Advanced Audio Coding）等で圧縮し両者を含むナビデータを生成する。なお、ナビ音声は、ＭＰ３、ＷＭＡ（Windows（登録商標） Media Audio）等どのような規格で圧縮してもよい。
【００５４】
また、本実施形態ではナビデータを動画形式のフォーマットにて生成するが、ナビ画像をＪＰＥＧで圧縮する等、ナビ画像を静止画のまま送信してもよい。この場合、ナビ画像とナビ音声は別々のファイルに格納される。
【００５５】
サーバ１３の通信装置２５は、作成された動画データを車両２００を配信先とするユニキャストでライブ配信する。したがって、車両２００はリアルタイムでナビ画像とナビ音声を受信できる。
【００５６】
従来の地図データ２７は、データ容量の制約から比較的少ない数の有向線分（ベクトルデータ）の集まりで構成することがあるが、サーバ１３では地図データ２７のデータ容量の制約が少ないので、数多くの有向線分を利用して極めて高精細な表現や高精細な３Ｄ表示が可能となる。また、従来は車両２００に搭載される地図データ２７をラスターデータで構成することは困難であったが、サーバ１３では様々な縮尺のラスターデータを予め記憶しておくことができるので、ラスターデータに補正位置に応じた現在位置アイコン６６を配置するだけで、表現力の豊かな道路地図を提供することができる。
【００５７】
また、動画データはナビ画像が高精細か否かよりも記憶したナビ画像の時間長により影響されるので、高精細な表現、３Ｄ表示又はラスタデータからナビ画像を生成してもほぼ一定の大きさに納めることができ、所定の帯域が確保できれば通信速度が不足するおそれもない。
【００５８】
図６は、ナビＥＣＵ４５が車両データをサーバ１３に送信する手順を示すフローチャート図である。図６の処理は例えばイグニッションオンによりスタートし、イグニッションオフになるまで繰り返される。
【００５９】
ナビＥＣＵ４５は、ＧＰＳ受信機４１が検出する位置、車速センサ４３が検出する車速、ジャイロセンサ４２が検出する方向を、それぞれ所定のタイミングで取得する（Ｓ１０）。取得のタイミングは例えば１秒未満である。
【００６０】
ついで、ナビＥＣＵ４５は、位置から位置情報を、車速から車速情報を、方向から方向情報をそれぞれ生成する（Ｓ２０）。なお、位置、車速及び方向が検出されるタイミングが異なる場合は、それぞれのタイミングで位置情報、車速情報及び方向情報を生成する。
【００６１】
また、ナビＥＣＵ４５は入力装置４６からの割り込みを監視しており、乗員による入力装置４６の操作が検出されるか否かを判定する（Ｓ３０）。
【００６２】
操作が検出された場合（Ｓ３０のＹｅｓ）、キーボード４７が操作された場合はマニュアル操作情報を、マイク４８から音声により操作された場合は音声操作情報を、それぞれ生成する（Ｓ４０）。
【００６３】
そして、ナビＥＣＵ４５は、位置情報、車速情報、方向情報、マニュアル操作情報及び音声操作情報の一部又は全てから車両データを作成しサーバ１３へ送信する（Ｓ５０）。以上の処理により車両データが繰り返しサーバ１３に送信される。
【００６４】
図７は、サーバ１３の制御部２４が車両データから生成した動画データを車両２００に送信する手順を示すフローチャート図である。図７の処理はサーバ１３と通信する車両２００がある限り繰り返される。
【００６５】
サーバ１３の制御部２４は車両２００から送信される車両データを受信する（Ｓ１１０）。そして、車両データにマニュアル操作情報又は音声操作情報が含まれるか否か判定する（Ｓ１２０）。
【００６６】
マニュアル操作情報又は音声操作情報が含まれている場合（Ｓ１２０のＹｅｓ）、操作検出部２１はマニュアル操作情報から制御コマンドを、音声認識部２２は音声操作情報から制御コマンドをそれぞれ生成する（Ｓ１３０）。
【００６７】
ついで、画像生成部３１はナビ画像を生成し、メッセージ生成部３２はナビ音声を生成する（Ｓ１４０）。まず、位置推定部３３は、直前の推定位置を記憶装置２６から読み出し、推定位置を起点にして方向情報の方向に車速情報による走行距離を累積し車両２００の現在の推定位置を推定する。そして、マップマッチング部３４は、車両２００の周囲の道路地図を利用して、車両データの推定位置に対し最も確からしい道路に車両２００の位置を補正する。これにより車両２００の位置が高精度に補正された補正位置が得られる。
【００６８】
そして、画像生成部３１は車両２００の補正位置に対応する現在位置アイコン６６と共に、所定の描画範囲のナビ画像を生成する。なお、ステップＳ１３０で生成した制御コマンドが、ナビ画像の縮尺や表示範囲、北方向の指定など、ナビ画像を変更するものである場合、変更後のナビ画像に現在地位アイコン６６を配置する。
【００６９】
ついで、動画データ生成部３５は、ナビ画像から、ナビ音声がある場合はナビ画像及びナビ音声から動画データを生成する（Ｓ１５０）。
【００７０】
通信装置２５は、動画データを含むナビデータを車両２００に送信する（Ｓ１６０）。すなわち、通信装置２５は、動画データをパケットに分解し車両２００のＩＰアドレスをそれぞれのパケットに付与して送信する。以上の処理によりナビデータが繰り返し車両２００に送信される。
【００７１】
図８は、ナビＥＣＵ４５がナビ画像を表示し、また、ナビ音声を出力する手順を示すフローチャート図である。図８の処理は例えばイグニッションオンによりスタートし、イグニッションオフになるまで繰り返される。
【００７２】
ナビクライアント１５の通信ユニット４４はサーバ１３から送信されるナビデータを受信する（Ｓ２１０）。映像処理部４９は、１画面分のパケットデータが受信されるまで記憶装置５１のバッファーメモリにパケットデータを記憶し、１画面分のパケットデータが受信されるとナビ画像を表示する（Ｓ２２０）。また、ナビデータにナビ音声が含まれている場合は、音声処理部５０はナビ音声を伸長しスピーカ５３から出力する。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態のナビゲーションシステム１００によれば、サーバ１３において車両２００の位置が高精度に補正するため、車両２００のナビクライアント１５のコストを低減することができる。また、ナビデータ（ナビ画像）を動画データとすることで、データ容量をほぼ一定に抑制しながら、極めて高精細なナビ画像を提供することができる。
【００７４】
〔ナビ画像生成の変形例〕
車両２００のＧＰＳ受信機４１が検出した位置は車両２００の現在の位置であるが、サーバ１３で生成されたナビ画像を車両２００で表示する時には既に車両２００は現在位置アイコン６６で示される位置よりも進行方向に進んでいる。ＧＰＳ受信機４１が位置を検出してから車両２００でナビ画像を表示するまでのタイムラグを例えば１秒程度とすると、時速６０ｋｍ／ｈの車両２００は約１７ｍ進行することになる。したがって、タイムラグ中に進行してしまう距離は描画範囲（例えば５００ｍ四方）に対し大きくはなく、実際の走行位置と現在位置アイコン６６で示される位置とが大きく乖離しているとの印象を乗員に与えるおそれはない。
【００７５】
しかしながら、サーバ１３がタイムラグ経過後の車両２００の位置を予測してナビ画像を生成すれば、実際の走行位置と現在位置アイコン６６で示される位置とがさらに精度よく一致することになる。そこで、画像生成部３１がタイムラグ経過後の車両２００の位置を予測してナビ画像を生成するナビゲーションシステム１００について説明する。
【００７６】
図９はＧＰＳ受信機４１により検出された位置とタイムラグ経過後の予測位置の関係を示す図である。予測位置は位置推定部３３が予測するものとする。位置推定部３３は、車両データの車速情報及び方向情報からタイムラグ経過後の予測位置を予測する。タイムラグは、ＧＰＳ受信機４１が位置を検出してからナビ画像を車両２００で表示するまでのおよその時間であり予め既知である。位置推定部３３は、方向情報にかかる方向に車速とタイムラグの積から算出される距離を延長し予測位置を予測する。なお、過去の車速情報から車両２００の加減速度を算出し、予測位置の予測に用いてもよい。
【００７７】
そして、画像生成部３１は予測位置を含む描画範囲のナビ画像を生成する。したがって、実際の走行位置と現在位置アイコン６６で示される位置との差異を低減できる。予測位置は、車両データを受信するサイクルよりも短いサイクル時間毎に予測できるので、予測位置までのナビ画面を複数作成することで、動画データとして配信されるナビデータをよりスムースな動画とすることができる。
【００７８】
また、交差点等の手前では方向情報の方向に進行するか否か予測困難な場合がある。この場合、交差点の手前で速度が低下した場合には、位置推定部３３は進行方向が変わると予測し予測位置の推定を行わず、交差点の手前で速度が低下しない場合には上記のように予測位置を予測する。速度が低下した場合、実際の走行位置と現在位置アイコン６６で示される位置との差異は小さくなるので、予測位置の推定を行わなくても影響は少ない。したがって、単に信号待ちで速度が低下しても実際に右折又は左折しても同様に処理することができる。
【００７９】
このように予測の是非を判定することで、現在位置アイコン６６を誤ってナビ画像に配置することを防止できる。なお、目的地までの経路６０が検索されている場合、経路６０に沿って予測位置を予測してもよい。
【００８０】
本変形例によれば、実際の走行位置と現在位置アイコン６６で示される位置とをさらに精度よく一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】ナビゲーションシステムの全体構成図の一例である。
【図２】サーバとナビクライアントの機能ブロック図の一例である。
【図３】車両データ及びナビデータが含む情報の一例を示す図である。
【図４】道路地図上に特定される車両の補正位置の一例を示す図である。
【図５】画像生成部が生成するナビ画像の一例を示す図である。
【図６】ナビＥＣＵが車両データをサーバに送信する手順を示すフローチャート図である。
【図７】サーバの制御部が車両データから生成した動画データを車両に送信する手順を示すフローチャート図である。
【図８】ナビＥＣＵがナビ画像を表示し、また、ナビ音声を出力する手順を示すフローチャート図である。
【図９】ＧＰＳ受信機により検出された位置とタイムラグ経過後の予測位置の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１３ サーバ
１４ 基地局
１５ ナビクライアント
２７ 地図データ
２８ プログラム
２９ ルート検索部
３１ 画像生成部
３２ メッセージ生成部
３３ 位置推定部
３４ マップマッチング部
３５ 動画データ生成部
４１ ＧＰＳ受信機
４２ ジャイロセンサ
４３ 車速センサ
１００ ナビゲーションシステム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に通信するサーバと車載端末とを有するナビゲーションシステムにおいて、
前記車載端末は、
当該車載端末が搭載された車両の位置を検出する位置検出手段と、
前記車両の走行状況を取得する走行状況取得手段と、
前記位置の位置情報、及び、前記走行状況を示す走行状況情報を前記サーバに送信する第１の送信手段と、
車両用ナビゲーションのナビゲーション画像情報を前記サーバから受信する第１の受信手段と、
前記ナビゲーション画像情報に基づきナビゲーション画像を表示する表示手段と、を有し、
前記サーバは、
前記位置情報及び前記走行状況情報を受信する第２の受信手段と、
前記位置情報及び前記走行状況情報に基づき前記ナビゲーション画像を生成する画像生成手段と、
前記ナビゲーション画像情報を前記車載端末に送信する第２の送信手段と、を有する、
ことを特徴とするナビゲーションシステム。
【請求項２】
前記走行状況情報は、
車速取得手段により取得された車速を示す車速情報、又は、進行方向取得手段により取得された進行方向を示す進行方向情報の少なくとも一方を含む、
ことを特徴とする請求項１記載のナビゲーションシステム。
【請求項３】
車両に搭載される車載端末において、
前記車両の位置を検出する位置検出手段と、
前記車両の走行状況を取得する走行状況取得手段と、
前記位置の位置情報、及び、前記走行状況を示す走行状況情報をサーバに送信する送信手段と、
車両用ナビゲーションのナビゲーション画像情報を前記サーバから受信する受信手段と、
前記ナビゲーション画像情報に基づきナビゲーション画像を表示する表示手段と、
を有することを特徴とする車載端末。
【請求項４】
前記走行状況情報は、
車速取得手段により取得された車速を示す車速情報、又は、進行方向取得手段により取得された進行方向を示す進行方向情報の少なくとも一方を含む、
ことを特徴とする請求項３記載の車載端末。
【請求項５】
前記受信手段は、前記サーバから動画配信される前記ナビゲーション画像情報を受信する、
ことを特徴とする請求項３又は４記載の車載端末。
【請求項６】
前記車両の目的地情報を入力する入力手段、を有し、
前記送信手段は、前記目的地情報を前記サーバに送信する、
ことを特徴とする請求項３〜５いずれか１項記載の車載端末。
【請求項７】
車両用ナビゲーションのサーバにおいて、
車両の位置を示す位置情報及び走行状況を示す走行状況情報を受信する受信手段と、
前記位置情報及び前記走行状況情報に基づきナビゲーション画像を生成する画像生成手段と、
前記ナビゲーション画像情報を前記車載端末に送信する送信手段と、
を有することを特徴とするサーバ。
【請求項８】
前記走行状況情報は、
車速取得手段により取得された車速の車速情報、又は、進行方向取得手段により取得された進行方向の進行方向情報の少なくとも一方を含む、
ことを特徴とする請求項７記載のサーバ。
【請求項１】
相互に通信するサーバと車載端末とを有するナビゲーションシステムにおいて、
前記車載端末は、
当該車載端末が搭載された車両の位置を検出する位置検出手段と、
前記車両の走行状況を取得する走行状況取得手段と、
前記位置の位置情報、及び、前記走行状況を示す走行状況情報を前記サーバに送信する第１の送信手段と、
車両用ナビゲーションのナビゲーション画像情報を前記サーバから受信する第１の受信手段と、
前記ナビゲーション画像情報に基づきナビゲーション画像を表示する表示手段と、を有し、
前記サーバは、
前記位置情報及び前記走行状況情報を受信する第２の受信手段と、
前記位置情報及び前記走行状況情報に基づき前記ナビゲーション画像を生成する画像生成手段と、
前記ナビゲーション画像情報を前記車載端末に送信する第２の送信手段と、を有する、
ことを特徴とするナビゲーションシステム。
【請求項２】
前記走行状況情報は、
車速取得手段により取得された車速を示す車速情報、又は、進行方向取得手段により取得された進行方向を示す進行方向情報の少なくとも一方を含む、
ことを特徴とする請求項１記載のナビゲーションシステム。
【請求項３】
車両に搭載される車載端末において、
前記車両の位置を検出する位置検出手段と、
前記車両の走行状況を取得する走行状況取得手段と、
前記位置の位置情報、及び、前記走行状況を示す走行状況情報をサーバに送信する送信手段と、
車両用ナビゲーションのナビゲーション画像情報を前記サーバから受信する受信手段と、
前記ナビゲーション画像情報に基づきナビゲーション画像を表示する表示手段と、
を有することを特徴とする車載端末。
【請求項４】
前記走行状況情報は、
車速取得手段により取得された車速を示す車速情報、又は、進行方向取得手段により取得された進行方向を示す進行方向情報の少なくとも一方を含む、
ことを特徴とする請求項３記載の車載端末。
【請求項５】
前記受信手段は、前記サーバから動画配信される前記ナビゲーション画像情報を受信する、
ことを特徴とする請求項３又は４記載の車載端末。
【請求項６】
前記車両の目的地情報を入力する入力手段、を有し、
前記送信手段は、前記目的地情報を前記サーバに送信する、
ことを特徴とする請求項３〜５いずれか１項記載の車載端末。
【請求項７】
車両用ナビゲーションのサーバにおいて、
車両の位置を示す位置情報及び走行状況を示す走行状況情報を受信する受信手段と、
前記位置情報及び前記走行状況情報に基づきナビゲーション画像を生成する画像生成手段と、
前記ナビゲーション画像情報を前記車載端末に送信する送信手段と、
を有することを特徴とするサーバ。
【請求項８】
前記走行状況情報は、
車速取得手段により取得された車速の車速情報、又は、進行方向取得手段により取得された進行方向の進行方向情報の少なくとも一方を含む、
ことを特徴とする請求項７記載のサーバ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１２１８７９（Ｐ２００９−１２１８７９Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９４３６１（Ｐ２００７−２９４３６１）
【出願日】平成１９年１１月１３日（２００７．１１．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１３日（２００７．１１．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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