車両用情報提供装置、情報提供方法
【課題】予め提供開始位置の登録を必要とすることなく、複雑な計算を最小限に抑制して所定のタイミングで提供情報を提供することができる車両用情報提供装置を提供すること。
【解決手段】車両位置を検出する位置検出手段２１、２２と、乗員に提供する提供情報を受信する受信手段３３と、予め定められた提供位置１２で提供情報を出力する出力手段３１，３２と、を有する車両用情報提供装置１００であって、所定の座標系における地球中心又は地球中心付近の原点Ｏと、車両位置と提供位置１２とをそれぞれ結ぶ線がなす第１の角度ＡＧｉを算出する角度計算手段２４と、第１の角度を記憶する角度記憶手段２９と、予め定められている提供可能半径ｒの両端を原点Ｏとそれぞれ結ぶ線がなす第２の角度αを算出し、第１の角度と第２の角度を比較する角度比較手段２５と、第１の角度が第２の角度以下となった場合、時系列に算出される第１の角度が減少傾向から増加傾向に転じるか否かを判定する判定手段２６と、を有することを特徴とする。
【解決手段】車両位置を検出する位置検出手段２１、２２と、乗員に提供する提供情報を受信する受信手段３３と、予め定められた提供位置１２で提供情報を出力する出力手段３１，３２と、を有する車両用情報提供装置１００であって、所定の座標系における地球中心又は地球中心付近の原点Ｏと、車両位置と提供位置１２とをそれぞれ結ぶ線がなす第１の角度ＡＧｉを算出する角度計算手段２４と、第１の角度を記憶する角度記憶手段２９と、予め定められている提供可能半径ｒの両端を原点Ｏとそれぞれ結ぶ線がなす第２の角度αを算出し、第１の角度と第２の角度を比較する角度比較手段２５と、第１の角度が第２の角度以下となった場合、時系列に算出される第１の角度が減少傾向から増加傾向に転じるか否かを判定する判定手段２６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、所定の提供開始位置で乗員に情報を提供する車両用情報提供装置及び情報提供方法に関し、特に、提供開始位置に到達しなくても適切なタイミングで情報を提供可能な車両用情報提供装置及び情報提供方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体である車両に対し周囲の状況に応じて適切なタイミングで乗員に情報を提供したい場合がある。例えばＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）により情報を提供する路側の路側装置から車両が情報を受信した場合、予め定められた提供開始位置（例えば、急カーブの所定距離手前、交差点の所定距離手前等）で乗員に情報を提供する場合がある。路側装置は所定の範囲に電波を送信しているため、車両が電波の受信を開始した位置が提供開始位置に相当することは少なく、車両は提供開始位置と車両との位置を算出しながら、車両が提供開始位置に到達した時にすでに受信した情報を乗員に提供する。
【０００３】
この点について、情報の提供が終了する位置と、その情報にかかる店舗等の位置とを比較して、情報を提供するか否かを判定する車両用情報提示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。したがって、特許文献１記載の車両用情報提示装置では、情報を表示し終わった時に車両が既に店舗等を過ぎ去っていることを防止することができる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載に記載の車両用情報提示装置はその情報を提供するか否かを決定するものであって、提供を開始する位置については記載されていない。このため、路側装置から受信した情報を予め定めたタイミングで提供することはできない。
【０００５】
また、車両の位置と目標位置（提供開始位置に対応）とを比較して、車両が提供開始位置に到達したことをトリガに制御を実行する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献１には、車両の位置と提供開始位置の比較結果が一致すると、管理情報を記憶させる移動体運行管理システムが記載されている。
【０００６】
しかしながら、車両の通行軌跡によっては、提供開始位置が車両の通行軌跡にない場合がある。図５は、提供開始位置１２と車両の通行軌跡の関係の一例を示す。図５に示すように、車両１１の通行軌跡は提供可能半径（例えば、提供開始位置と見なせる誤差範囲）に含まれているが、提供開始位置１２は通行軌跡に含まれない。したがって、特許文献１記載の移動体運行管理システムでは、そもそも提供開始位置１２が検出できず提供機会を逸してしまうことになる。
【０００７】
図５のように提供開始位置１２が車両１１の通行軌跡にない場合、車両１１が提供可能半径に入った位置Ｐ１で提供することが考えられる。しかし、提供可能半径が大きい場合、位置Ｐ１で提供すると提供開始位置１２から大きく離れた位置で提供することになるため好ましくない。
【０００８】
そこで、提供開始位置１２と車両１１の距離が最短となる位置Ｐminで情報を提供することが考えられる。特許文献１には、車両１１が提供開始位置１２に最も近づいた時点を検出する旨が記載されている。
【０００９】
また、所望のタイミングで情報を提供する技術として、地図データベースに例えば提供開始位置１２を予め登録しておき、かつ、受信した情報を記憶しておき、提供開始位置１２よりも所定距離手前になったら情報提供を開始させるナビゲーション装置が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。したがって特許文献３記載のナビゲーション装置は、タイミングが遅れることなく乗員に情報を提供することができる。
【特許文献１】特開２００５−２５７３０５号公報
【特許文献２】特開平５−６２０９３号公報
【特許文献３】特開２００７−２７２７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、特許文献２に記載されているように距離が最小となる位置を決定するためには、微少時間毎に距離の算出を繰り返し、距離が最小となる位置を決定しなければならない。しかしながら、提供開始位置１２及び車両１１の位置は緯度・経度の座標情報として与えられているため計算が複雑であり計算の処理負荷が大きいと問題がある。例えば、２点のそれぞれの座標を（δ１、γ１）、（δ２、γ２）とした場合、cos d = (sinδ1)×(sinδ2) + (cosδ1)×(cosδ2)×cos(γ1−γ2)から２点の座標と原点をそれぞれ結ぶ線がなす角ｄを求め、２点間の距離を地球の半径から算出することができるが、これでは近似値が得られるのみで特に２点間の距離が近いと誤差が大きい。また、国土地理院が提供するより詳細な方法では、２つの緯度・経度から平面直角座標を求め、ついで２点間の正確な距離を求めるが、極めて計算量が多い。
【００１１】
また、特許文献３記載のナビゲーション装置では、例えば位置Ｐminを地図データベースに登録しておけば位置Ｐminにて情報提供を開始できるが、そのためには一度通行軌跡を走行しなければならないという問題がある。また、位置Ｐminを算出する際には、特許文献１と同様の問題が生じる。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑み、予め提供開始位置の登録を必要とすることなく、複雑な計算を最小限に抑制して所定のタイミングで提供情報を提供することができる車両用情報提供装置及び情報提供方法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】
【００１３】
上記課題に鑑み、本発明は、車両位置を検出する位置検出手段と、乗員に提供する提供情報を受信する受信手段と、予め定められた提供位置で提供情報を出力する出力手段と、を有する車両用情報提供装置であって、所定の座標系における地球中心又は地球中心付近の原点と、車両位置と提供位置とをそれぞれ結ぶ線がなす第１の角度を算出する角度計算手段と、第１の角度を記憶する角度記憶手段と、予め定められている提供可能半径ｒの両端を原点とそれぞれ結ぶ線がなす第２の角度を算出し、第１の角度と第２の角度を比較する角度比較手段と、第１の角度が第２の角度以下となった場合、時系列に算出される第１の角度が減少傾向から増加傾向に転じるか否かを判定する判定手段と、判定手段が第１の角度が増加傾向に転じたと判定した場合に、出力手段により提供情報を提供する情報提供制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、座標で与えられる２点の間隔を距離でなく角度で算出し、角度が減少から増加傾向に転じた時に提供情報を提供するので、座標で与えられる２点間の距離の算出という複雑な計算を回避して、予め定められた提供位置に最も近い位置で提供情報を提供することができる。
【００１５】
また、日本の緯度では、１００メートルが３．６秒に相当するので、
第２の角度 ＝ ３．６秒 × 提供可能半径ｒ ÷ １００
により提供可能半径ｒに相当する角度を算出することができる。
【発明の効果】
【００１６】
予め提供開始位置の登録を必要とすることなく、複雑な計算を最小限に抑制して所定のタイミングで提供情報を提供することができる車両用情報提供装置及び情報提供方法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】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態ついて図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は提供情報を提供する位置の決定を模式的に示す図の一例である。車両用情報提供装置１００は、路側装置１３から受信した提供情報を受信した直後に乗員に提供するのでなく、指定された位置（以下、提供開始位置１２という）で表示する。提供開始位置１２は例えば、提供情報と共に送信される。そして、車両１１が完全に提供開始位置１２に到達しなくても提供情報を提供できるよう誤差等を考慮して、提供可能半径ｒで指定される情報提供が可能な領域を設けている。本実施形態の車両用情報提供装置１００はこの提供可能半径ｒで指定される領域のうち、最も提供開始位置１２に近い位置Ｐｍｉｎで提供情報を乗員に提供する。
【００１９】
ところで、車両１１の位置と提供開始位置１２の位置には、地球中心又はその付近を原点Ｏとする極座標から次述するような関係がある。図２は、地球の断面の概略を模式的に説明する図の一例である。地上の車両１１の位置を指定する座標系として、WGS-84座標系やITRF座標系が知られている。本実施形態ではどのような座標系を用いてもよいが、ＧＰＳ（Global Positioning System）ではＷＧＳ-８４座標系で位置を検出するのでＷＧＳ-８４座標系を用いれば、座標変換が不要になる。
【００２０】
日本はおよそ北緯２６度（那覇）〜北緯４３度（札幌）に位置するが、北緯３５〜４０度の範囲では子午線上の地上の１００メートルが緯度の約０．０１度（３．６秒）に相当することが計算上明らかになる。また、子午線方向だけでなく緯線上の東西における１００メートルも約３．６秒に相当する。したがって、提供開始位置１２と車両１１をそれぞれ座標系の原点Ｏと結んだ線がなす角度ＡＧiが３．６秒に入れば、車両１１が提供開始位置１２から１００メートル以内に入ったことを検出できる。
【００２１】
提供可能半径ｒは１００メートルとは限らないが、提供可能半径ｒと１００メートルの比率に従い、３．６秒を調整すれば（後述の角度α）、簡易な判定式から車両１１が提供可能半径ｒに入ったことを検出できる。なお、提供可能半径ｒに進入する前に、車両用情報提供装置１００は路側装置１３から提供情報を受信する。
【００２２】
提供可能半径ｒの内側に進入すると、本実施形態の車両用情報提供装置１００は、提供開始位置１２に最も接近した位置Ｐminで受信した提供情報を乗員に提供する。車両用情報提供装置１００は、提供開始位置１２と車両１１の座標から求められる角度（実際には、後述するように角度を二乗したもの）ＡＧiの算出を繰り返し、角度ＡＧiが増大傾向に転じたら位置Ｐminに到達したと判定する。この角度ＡＧiは、緯度・経度を利用して後述する簡単な計算で算出されるので、緯度・経度を用いて距離を算出する場合に比べ計算量を著しく低減できる。
【００２３】
図３は、車両用情報提供装置１００の機能ブロック図の一例を示す。車両用情報提供装置１００は制御部２０により制御され、制御部２０にはＣＡＮ（Controller Area Network）や専用線を介して、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの電波を受信するＧＰＳ受信機２１、車速センサやジャイロセンサ等の自律センサ２２、液晶や有機ＥＬなど視覚的な提供情報を表示するディスプレイ３１、聴覚的に提供情報を出力するスピーカ３２、及び、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）により送信される提供情報を送受信するＤＳＲＣ通信装置３３が接続されている。
【００２４】
また、制御部２０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、不揮発メモリ、入出力インターフェイス等を備えたコンピュータを実体とし、ＣＰＵがプログラムを実行するか、ＡＳＩＣ等のハードウェアにより実現される、位置検出部２３、角度計算部２４、角度比較部２５、最小角度判定部２６、案内制御部２７を有し、不揮発メモリには地図ＤＢ２８を有し、ＲＡＭには直前の角度ＡＧiを記憶する角度記憶部２９を有する。
【００２５】
乗員に提供する提供情報の受信について説明する。ＤＳＲＣ通信装置３３は、路上に敷設されている路側装置１３から電波を受信するものであり、路側装置１３の発する電波の強度が所定値以上の領域に進入すると、路側装置１３との間で通信を行う。ＤＳＲＣの周波数は例えば５．８ＭＨｚ帯が用いられ、変調方式としてはＡＳＫ変調方式（信号速度１Ｍｂｐｓ）又はＱＰＳＫ
変調方式（信号速度４Ｍｂｐｓ）が用いられる。このうちＡＳＫ変調はＥＴＣ（Electronic Toll Collection System）で用いられ、ＱＰＳＫ変調はドライブスルー等で利用が計画されている。ＤＳＲＣ通信装置３３は、アンテナで受信した受信波を高周波域の搬送波からダウンコンバートしてフィルタによるノイズ除去を行う。そして、例えばダウンコンバートされた受信波を微分、積分処理して時間的な振幅変動の有無を検出し、その検出結果に基づいてＡＳＫ調とＱＰＳＫ変調とを判別する。変調方式が検出されたら、ＤＳＲＣ通信装置３３は変調方式に応じた復調方式でベースバンド波形に相当するデジタル信号を生成する。このデジタル信号にエラー訂正処理やプロトコル処理等のデータ処理を施し抽出したデータが乗員に提供する提供情報となる。なお、ＤＳＲＣ通信装置３３は、情報にデータ処理、変調、アップコンバート、増幅等を施しアンテナから路側装置１３に送信することもできる。
【００２６】
提供情報は案内制御部２７に送信され、案内制御部２７は図１で説明したように、車両１１が位置Ｐminに達したら（角度ＡＧiが最小になったら）ディスプレイ３１又はスピーカ３２の少なくとも一方から提供情報を乗員に提供する。
【００２７】
位置検出部２３は、ＧＰＳ受信機２１がＧＰＳ衛星から受信した電波の到達時間に基づき車両１１の位置を検出し、これに自律センサ２２が検出する移動方向及び距離を累積する自律航法を利用して車両１１の位置（緯度・経度）を高精度に推定する。この位置は例えば最短で数十ミリ秒〜１秒前後の間隔で検出することができる。
【００２８】
角度計算部２４は、原点Ｏから地上の２点をそれぞれ結ぶ線がなす角度ＡＧiを算出する。提供開始位置１２及び提供可能半径ｒは提供情報に含まれている。また、提供可能半径ｒは例えば数１０メートル〜数１００メートルである。なお、地図ＤＢ２８には、位置情報に対応づけられたノード（交差点や道路を所定間隔で区切る点）と、ノード間を結ぶ道路に対応するリンクとを対応づける、道路地図情報が記憶されている。地図ＤＢ２８には、位置情報と共に駅、公共施設、ガソリンスタンドなどのポイント情報が記憶されている。図ＤＢ２８に、提供開始位置１２及び提供可能半径ｒが記憶されていてもよい。
【００２９】
提供開始位置１２の位置（緯度・経度）を（Ｅｓ,Ｎｓ）とし、車両１１の位置を（Ｅｉ、Ｎｉ）とすれば（ｉは１、２、３…の自然数）、角度ＡＧiは次式から算出される。
ＡＧi＝ （Ｅｓ−Ｅｉ）２＋（Ｎｓ−Ｎｉ）２ … （１）
緯度・経度は６０進法（○度○分○秒）で表記されているので、右辺第１項及び第２項は角度の差を二乗したものである。本実施形態では、２点間の距離を算出することなく、角度の次元のまま処理する。
【００３０】
角度比較部２５は、角度ＡＧiが、地球中心等の原点Ｏから提供可能半径ｒの両端をそれぞれ結ぶ線がなす角度α、よりも小さいか否かを比較する。
【００３１】
上記のように、日本における地上の１００メートルが緯度又は経度の３．６秒に相当することから、角度αは、次式により求めることができる。
角度α ＝ ３．６秒 × ｒ／１００ … （２）
このままでは角度ＡＧiとの比較が困難なので、角度αを二乗する。なお、改めて角度α＝角度α２と置き換える。
角度α ＝ （３．６秒 × ｒ／１００）２ … （３）
すなわち、簡易な式で提供可能半径ｒを３．６秒の実数倍という角度の次元で取り扱うことが可能となる。角度比較部２５は、このようにして算出された角度ＡＧiと角度αを比較する。なお、式（１）でＡＧｉの平方根を取るかわりに式（２）の二乗しない角度αを用いてもよい。この場合でも２点間の距離を算出するよりも計算量を大きく低減できるという点で変わりはない。
【００３２】
最小角度判定部２６は、角度計算部２４が角度ＡＧiを算出する度に算出したＡＧiと角度記憶部２９に記憶された直前の角度ＡＧi-1とを比較する。例えば、角度ＡＧi≦角度αとなった時の角度ＡＧiをＡＧ１とすれば、時系列にＡＧ１、ＡＧ２、ＡＧ３…を算出する。算出した角度ＡＧiは角度記憶部２９に記憶していく。角度記憶部２９には直前の角度ＡＧiのみを記憶してもよいし、時系列に複数の角度ＡＧiを記憶してもよい。
【００３３】
角度ＡＧi＜角度ＡＧi-1の間は、車両１１が提供開始位置１２に接近している過程と推測できる。これに対し、角度ＡＧi≧角度ＡＧi-1に関係が転換した場合、遠ざかり始めたと推測できるので、角度ＡＧi≧角度ＡＧi-1になった時の車両１１の位置が位置Ｐｍｉｎであると推定できる。最小角度判定部２６は、角度ＡＧi≧角度ＡＧi-1になると案内制御部２７に提供情報を提供するよう要求する。
【００３４】
図４は、車両用情報提供装置１００が提供情報を提供する手順を示すフローチャート図の一例を示す。図４のフローチャート図はイグニッションがオンになると所定のサイクル時間毎に繰り返し実行される。
【００３５】
まず、位置検出部２３はＧＰＳ受信機２１及び自律センサ２２から車両１１の位置を検出する（Ｓ１０）。ついで、角度計算部２４は、受信した提供情報から提供開始位置１２と提供可能半径ｒを抽出し、式（１）により角度ＡＧiを算出する（Ｓ２０）。
【００３６】
ついで、角度比較部２５は、提供可能半径ｒから角度αを算出し、角度ＡＧiが角度α以下か否かを判定する（Ｓ３０）。角度同士を比較すればよいので計算が容易である。角度ＡＧiが角度α以下でない場合（Ｓ３０のＮｏ）、ステップＳ１０から繰り返す。
【００３７】
角度ＡＧiが角度α以下の場合（Ｓ３０のＹｅｓ）、最小角度判定部２６は、角度ＡＧiが角度ＡＧi-1以上か否かを判定する（Ｓ４０）。
【００３８】
角度ＡＧiが角度ＡＧi-1以上でない場合（Ｓ４０のＮｏ）、車両１１が提供開始位置１２に接近する過程なので、次に検出された位置に基づき角度ＡＧiを算出しステップＳ４０の判定を繰り返す。角度ＡＧiが角度ＡＧi-1以上の場合（Ｓ４０のＹｅｓ）、車両１１が提供開始位置１２に最も近づいたと推定し、案内制御部２７は提供開始位置１２から受信した提供情報をディスプレイ３１又はスピーカ３２に出力して乗員に提供する（Ｓ５０）。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態の車両用情報提供装置１００は、緯度・経度を用いた場合に必要となる２点間の距離の算出という複雑な計算を回避して、簡易な計算と最小限の計算量で提供開始位置１２に最も接近した位置を検出し提供情報を提供することができる。
【００４０】
なお、本実施形態では日本が占める緯度を例に説明したが、地球上の同程度の緯度（北緯及び南緯）の地域においても同様に適用できる。また、角度αを求める式（２）又は式（３）の「３．６秒」を緯度に応じて調整すれば、緯度に関係なく適用することができる。例えば、車両用情報提供装置１００が、位置情報に対応づけた３．６秒に代わる定数を登録した調整のための補正マップを予め記憶しておくか、サーバから取得することで、緯度にかかわらず本実施形態を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】提供情報を提供する位置の決定を模式的に示す図の一例である。
【図２】地球の断面の概略を模式的に説明する図の一例である。
【図３】車両用情報提供装置の機能ブロック図の一例である。
【図４】車両用情報提供装置が提供情報を提供する手順を示すフローチャート図の一例である。
【図５】提供開始位置と車両の通行軌跡の関係の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１１ 車両
１２ 提供開始位置
１３ 路側装置
２３ 位置検出部
２４ 角度計算部
２５ 角度比較部
２６ 最小角度判定部
２７ 案内制御部
３３ ＤＳＲＣ通信装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の提供開始位置で乗員に情報を提供する車両用情報提供装置及び情報提供方法に関し、特に、提供開始位置に到達しなくても適切なタイミングで情報を提供可能な車両用情報提供装置及び情報提供方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体である車両に対し周囲の状況に応じて適切なタイミングで乗員に情報を提供したい場合がある。例えばＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）により情報を提供する路側の路側装置から車両が情報を受信した場合、予め定められた提供開始位置（例えば、急カーブの所定距離手前、交差点の所定距離手前等）で乗員に情報を提供する場合がある。路側装置は所定の範囲に電波を送信しているため、車両が電波の受信を開始した位置が提供開始位置に相当することは少なく、車両は提供開始位置と車両との位置を算出しながら、車両が提供開始位置に到達した時にすでに受信した情報を乗員に提供する。
【０００３】
この点について、情報の提供が終了する位置と、その情報にかかる店舗等の位置とを比較して、情報を提供するか否かを判定する車両用情報提示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。したがって、特許文献１記載の車両用情報提示装置では、情報を表示し終わった時に車両が既に店舗等を過ぎ去っていることを防止することができる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載に記載の車両用情報提示装置はその情報を提供するか否かを決定するものであって、提供を開始する位置については記載されていない。このため、路側装置から受信した情報を予め定めたタイミングで提供することはできない。
【０００５】
また、車両の位置と目標位置（提供開始位置に対応）とを比較して、車両が提供開始位置に到達したことをトリガに制御を実行する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献１には、車両の位置と提供開始位置の比較結果が一致すると、管理情報を記憶させる移動体運行管理システムが記載されている。
【０００６】
しかしながら、車両の通行軌跡によっては、提供開始位置が車両の通行軌跡にない場合がある。図５は、提供開始位置１２と車両の通行軌跡の関係の一例を示す。図５に示すように、車両１１の通行軌跡は提供可能半径（例えば、提供開始位置と見なせる誤差範囲）に含まれているが、提供開始位置１２は通行軌跡に含まれない。したがって、特許文献１記載の移動体運行管理システムでは、そもそも提供開始位置１２が検出できず提供機会を逸してしまうことになる。
【０００７】
図５のように提供開始位置１２が車両１１の通行軌跡にない場合、車両１１が提供可能半径に入った位置Ｐ１で提供することが考えられる。しかし、提供可能半径が大きい場合、位置Ｐ１で提供すると提供開始位置１２から大きく離れた位置で提供することになるため好ましくない。
【０００８】
そこで、提供開始位置１２と車両１１の距離が最短となる位置Ｐminで情報を提供することが考えられる。特許文献１には、車両１１が提供開始位置１２に最も近づいた時点を検出する旨が記載されている。
【０００９】
また、所望のタイミングで情報を提供する技術として、地図データベースに例えば提供開始位置１２を予め登録しておき、かつ、受信した情報を記憶しておき、提供開始位置１２よりも所定距離手前になったら情報提供を開始させるナビゲーション装置が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。したがって特許文献３記載のナビゲーション装置は、タイミングが遅れることなく乗員に情報を提供することができる。
【特許文献１】特開２００５−２５７３０５号公報
【特許文献２】特開平５−６２０９３号公報
【特許文献３】特開２００７−２７２７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、特許文献２に記載されているように距離が最小となる位置を決定するためには、微少時間毎に距離の算出を繰り返し、距離が最小となる位置を決定しなければならない。しかしながら、提供開始位置１２及び車両１１の位置は緯度・経度の座標情報として与えられているため計算が複雑であり計算の処理負荷が大きいと問題がある。例えば、２点のそれぞれの座標を（δ１、γ１）、（δ２、γ２）とした場合、cos d = (sinδ1)×(sinδ2) + (cosδ1)×(cosδ2)×cos(γ1−γ2)から２点の座標と原点をそれぞれ結ぶ線がなす角ｄを求め、２点間の距離を地球の半径から算出することができるが、これでは近似値が得られるのみで特に２点間の距離が近いと誤差が大きい。また、国土地理院が提供するより詳細な方法では、２つの緯度・経度から平面直角座標を求め、ついで２点間の正確な距離を求めるが、極めて計算量が多い。
【００１１】
また、特許文献３記載のナビゲーション装置では、例えば位置Ｐminを地図データベースに登録しておけば位置Ｐminにて情報提供を開始できるが、そのためには一度通行軌跡を走行しなければならないという問題がある。また、位置Ｐminを算出する際には、特許文献１と同様の問題が生じる。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑み、予め提供開始位置の登録を必要とすることなく、複雑な計算を最小限に抑制して所定のタイミングで提供情報を提供することができる車両用情報提供装置及び情報提供方法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】
【００１３】
上記課題に鑑み、本発明は、車両位置を検出する位置検出手段と、乗員に提供する提供情報を受信する受信手段と、予め定められた提供位置で提供情報を出力する出力手段と、を有する車両用情報提供装置であって、所定の座標系における地球中心又は地球中心付近の原点と、車両位置と提供位置とをそれぞれ結ぶ線がなす第１の角度を算出する角度計算手段と、第１の角度を記憶する角度記憶手段と、予め定められている提供可能半径ｒの両端を原点とそれぞれ結ぶ線がなす第２の角度を算出し、第１の角度と第２の角度を比較する角度比較手段と、第１の角度が第２の角度以下となった場合、時系列に算出される第１の角度が減少傾向から増加傾向に転じるか否かを判定する判定手段と、判定手段が第１の角度が増加傾向に転じたと判定した場合に、出力手段により提供情報を提供する情報提供制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、座標で与えられる２点の間隔を距離でなく角度で算出し、角度が減少から増加傾向に転じた時に提供情報を提供するので、座標で与えられる２点間の距離の算出という複雑な計算を回避して、予め定められた提供位置に最も近い位置で提供情報を提供することができる。
【００１５】
また、日本の緯度では、１００メートルが３．６秒に相当するので、
第２の角度 ＝ ３．６秒 × 提供可能半径ｒ ÷ １００
により提供可能半径ｒに相当する角度を算出することができる。
【発明の効果】
【００１６】
予め提供開始位置の登録を必要とすることなく、複雑な計算を最小限に抑制して所定のタイミングで提供情報を提供することができる車両用情報提供装置及び情報提供方法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】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態ついて図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は提供情報を提供する位置の決定を模式的に示す図の一例である。車両用情報提供装置１００は、路側装置１３から受信した提供情報を受信した直後に乗員に提供するのでなく、指定された位置（以下、提供開始位置１２という）で表示する。提供開始位置１２は例えば、提供情報と共に送信される。そして、車両１１が完全に提供開始位置１２に到達しなくても提供情報を提供できるよう誤差等を考慮して、提供可能半径ｒで指定される情報提供が可能な領域を設けている。本実施形態の車両用情報提供装置１００はこの提供可能半径ｒで指定される領域のうち、最も提供開始位置１２に近い位置Ｐｍｉｎで提供情報を乗員に提供する。
【００１９】
ところで、車両１１の位置と提供開始位置１２の位置には、地球中心又はその付近を原点Ｏとする極座標から次述するような関係がある。図２は、地球の断面の概略を模式的に説明する図の一例である。地上の車両１１の位置を指定する座標系として、WGS-84座標系やITRF座標系が知られている。本実施形態ではどのような座標系を用いてもよいが、ＧＰＳ（Global Positioning System）ではＷＧＳ-８４座標系で位置を検出するのでＷＧＳ-８４座標系を用いれば、座標変換が不要になる。
【００２０】
日本はおよそ北緯２６度（那覇）〜北緯４３度（札幌）に位置するが、北緯３５〜４０度の範囲では子午線上の地上の１００メートルが緯度の約０．０１度（３．６秒）に相当することが計算上明らかになる。また、子午線方向だけでなく緯線上の東西における１００メートルも約３．６秒に相当する。したがって、提供開始位置１２と車両１１をそれぞれ座標系の原点Ｏと結んだ線がなす角度ＡＧiが３．６秒に入れば、車両１１が提供開始位置１２から１００メートル以内に入ったことを検出できる。
【００２１】
提供可能半径ｒは１００メートルとは限らないが、提供可能半径ｒと１００メートルの比率に従い、３．６秒を調整すれば（後述の角度α）、簡易な判定式から車両１１が提供可能半径ｒに入ったことを検出できる。なお、提供可能半径ｒに進入する前に、車両用情報提供装置１００は路側装置１３から提供情報を受信する。
【００２２】
提供可能半径ｒの内側に進入すると、本実施形態の車両用情報提供装置１００は、提供開始位置１２に最も接近した位置Ｐminで受信した提供情報を乗員に提供する。車両用情報提供装置１００は、提供開始位置１２と車両１１の座標から求められる角度（実際には、後述するように角度を二乗したもの）ＡＧiの算出を繰り返し、角度ＡＧiが増大傾向に転じたら位置Ｐminに到達したと判定する。この角度ＡＧiは、緯度・経度を利用して後述する簡単な計算で算出されるので、緯度・経度を用いて距離を算出する場合に比べ計算量を著しく低減できる。
【００２３】
図３は、車両用情報提供装置１００の機能ブロック図の一例を示す。車両用情報提供装置１００は制御部２０により制御され、制御部２０にはＣＡＮ（Controller Area Network）や専用線を介して、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの電波を受信するＧＰＳ受信機２１、車速センサやジャイロセンサ等の自律センサ２２、液晶や有機ＥＬなど視覚的な提供情報を表示するディスプレイ３１、聴覚的に提供情報を出力するスピーカ３２、及び、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）により送信される提供情報を送受信するＤＳＲＣ通信装置３３が接続されている。
【００２４】
また、制御部２０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、不揮発メモリ、入出力インターフェイス等を備えたコンピュータを実体とし、ＣＰＵがプログラムを実行するか、ＡＳＩＣ等のハードウェアにより実現される、位置検出部２３、角度計算部２４、角度比較部２５、最小角度判定部２６、案内制御部２７を有し、不揮発メモリには地図ＤＢ２８を有し、ＲＡＭには直前の角度ＡＧiを記憶する角度記憶部２９を有する。
【００２５】
乗員に提供する提供情報の受信について説明する。ＤＳＲＣ通信装置３３は、路上に敷設されている路側装置１３から電波を受信するものであり、路側装置１３の発する電波の強度が所定値以上の領域に進入すると、路側装置１３との間で通信を行う。ＤＳＲＣの周波数は例えば５．８ＭＨｚ帯が用いられ、変調方式としてはＡＳＫ変調方式（信号速度１Ｍｂｐｓ）又はＱＰＳＫ
変調方式（信号速度４Ｍｂｐｓ）が用いられる。このうちＡＳＫ変調はＥＴＣ（Electronic Toll Collection System）で用いられ、ＱＰＳＫ変調はドライブスルー等で利用が計画されている。ＤＳＲＣ通信装置３３は、アンテナで受信した受信波を高周波域の搬送波からダウンコンバートしてフィルタによるノイズ除去を行う。そして、例えばダウンコンバートされた受信波を微分、積分処理して時間的な振幅変動の有無を検出し、その検出結果に基づいてＡＳＫ調とＱＰＳＫ変調とを判別する。変調方式が検出されたら、ＤＳＲＣ通信装置３３は変調方式に応じた復調方式でベースバンド波形に相当するデジタル信号を生成する。このデジタル信号にエラー訂正処理やプロトコル処理等のデータ処理を施し抽出したデータが乗員に提供する提供情報となる。なお、ＤＳＲＣ通信装置３３は、情報にデータ処理、変調、アップコンバート、増幅等を施しアンテナから路側装置１３に送信することもできる。
【００２６】
提供情報は案内制御部２７に送信され、案内制御部２７は図１で説明したように、車両１１が位置Ｐminに達したら（角度ＡＧiが最小になったら）ディスプレイ３１又はスピーカ３２の少なくとも一方から提供情報を乗員に提供する。
【００２７】
位置検出部２３は、ＧＰＳ受信機２１がＧＰＳ衛星から受信した電波の到達時間に基づき車両１１の位置を検出し、これに自律センサ２２が検出する移動方向及び距離を累積する自律航法を利用して車両１１の位置（緯度・経度）を高精度に推定する。この位置は例えば最短で数十ミリ秒〜１秒前後の間隔で検出することができる。
【００２８】
角度計算部２４は、原点Ｏから地上の２点をそれぞれ結ぶ線がなす角度ＡＧiを算出する。提供開始位置１２及び提供可能半径ｒは提供情報に含まれている。また、提供可能半径ｒは例えば数１０メートル〜数１００メートルである。なお、地図ＤＢ２８には、位置情報に対応づけられたノード（交差点や道路を所定間隔で区切る点）と、ノード間を結ぶ道路に対応するリンクとを対応づける、道路地図情報が記憶されている。地図ＤＢ２８には、位置情報と共に駅、公共施設、ガソリンスタンドなどのポイント情報が記憶されている。図ＤＢ２８に、提供開始位置１２及び提供可能半径ｒが記憶されていてもよい。
【００２９】
提供開始位置１２の位置（緯度・経度）を（Ｅｓ,Ｎｓ）とし、車両１１の位置を（Ｅｉ、Ｎｉ）とすれば（ｉは１、２、３…の自然数）、角度ＡＧiは次式から算出される。
ＡＧi＝ （Ｅｓ−Ｅｉ）２＋（Ｎｓ−Ｎｉ）２ … （１）
緯度・経度は６０進法（○度○分○秒）で表記されているので、右辺第１項及び第２項は角度の差を二乗したものである。本実施形態では、２点間の距離を算出することなく、角度の次元のまま処理する。
【００３０】
角度比較部２５は、角度ＡＧiが、地球中心等の原点Ｏから提供可能半径ｒの両端をそれぞれ結ぶ線がなす角度α、よりも小さいか否かを比較する。
【００３１】
上記のように、日本における地上の１００メートルが緯度又は経度の３．６秒に相当することから、角度αは、次式により求めることができる。
角度α ＝ ３．６秒 × ｒ／１００ … （２）
このままでは角度ＡＧiとの比較が困難なので、角度αを二乗する。なお、改めて角度α＝角度α２と置き換える。
角度α ＝ （３．６秒 × ｒ／１００）２ … （３）
すなわち、簡易な式で提供可能半径ｒを３．６秒の実数倍という角度の次元で取り扱うことが可能となる。角度比較部２５は、このようにして算出された角度ＡＧiと角度αを比較する。なお、式（１）でＡＧｉの平方根を取るかわりに式（２）の二乗しない角度αを用いてもよい。この場合でも２点間の距離を算出するよりも計算量を大きく低減できるという点で変わりはない。
【００３２】
最小角度判定部２６は、角度計算部２４が角度ＡＧiを算出する度に算出したＡＧiと角度記憶部２９に記憶された直前の角度ＡＧi-1とを比較する。例えば、角度ＡＧi≦角度αとなった時の角度ＡＧiをＡＧ１とすれば、時系列にＡＧ１、ＡＧ２、ＡＧ３…を算出する。算出した角度ＡＧiは角度記憶部２９に記憶していく。角度記憶部２９には直前の角度ＡＧiのみを記憶してもよいし、時系列に複数の角度ＡＧiを記憶してもよい。
【００３３】
角度ＡＧi＜角度ＡＧi-1の間は、車両１１が提供開始位置１２に接近している過程と推測できる。これに対し、角度ＡＧi≧角度ＡＧi-1に関係が転換した場合、遠ざかり始めたと推測できるので、角度ＡＧi≧角度ＡＧi-1になった時の車両１１の位置が位置Ｐｍｉｎであると推定できる。最小角度判定部２６は、角度ＡＧi≧角度ＡＧi-1になると案内制御部２７に提供情報を提供するよう要求する。
【００３４】
図４は、車両用情報提供装置１００が提供情報を提供する手順を示すフローチャート図の一例を示す。図４のフローチャート図はイグニッションがオンになると所定のサイクル時間毎に繰り返し実行される。
【００３５】
まず、位置検出部２３はＧＰＳ受信機２１及び自律センサ２２から車両１１の位置を検出する（Ｓ１０）。ついで、角度計算部２４は、受信した提供情報から提供開始位置１２と提供可能半径ｒを抽出し、式（１）により角度ＡＧiを算出する（Ｓ２０）。
【００３６】
ついで、角度比較部２５は、提供可能半径ｒから角度αを算出し、角度ＡＧiが角度α以下か否かを判定する（Ｓ３０）。角度同士を比較すればよいので計算が容易である。角度ＡＧiが角度α以下でない場合（Ｓ３０のＮｏ）、ステップＳ１０から繰り返す。
【００３７】
角度ＡＧiが角度α以下の場合（Ｓ３０のＹｅｓ）、最小角度判定部２６は、角度ＡＧiが角度ＡＧi-1以上か否かを判定する（Ｓ４０）。
【００３８】
角度ＡＧiが角度ＡＧi-1以上でない場合（Ｓ４０のＮｏ）、車両１１が提供開始位置１２に接近する過程なので、次に検出された位置に基づき角度ＡＧiを算出しステップＳ４０の判定を繰り返す。角度ＡＧiが角度ＡＧi-1以上の場合（Ｓ４０のＹｅｓ）、車両１１が提供開始位置１２に最も近づいたと推定し、案内制御部２７は提供開始位置１２から受信した提供情報をディスプレイ３１又はスピーカ３２に出力して乗員に提供する（Ｓ５０）。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態の車両用情報提供装置１００は、緯度・経度を用いた場合に必要となる２点間の距離の算出という複雑な計算を回避して、簡易な計算と最小限の計算量で提供開始位置１２に最も接近した位置を検出し提供情報を提供することができる。
【００４０】
なお、本実施形態では日本が占める緯度を例に説明したが、地球上の同程度の緯度（北緯及び南緯）の地域においても同様に適用できる。また、角度αを求める式（２）又は式（３）の「３．６秒」を緯度に応じて調整すれば、緯度に関係なく適用することができる。例えば、車両用情報提供装置１００が、位置情報に対応づけた３．６秒に代わる定数を登録した調整のための補正マップを予め記憶しておくか、サーバから取得することで、緯度にかかわらず本実施形態を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】提供情報を提供する位置の決定を模式的に示す図の一例である。
【図２】地球の断面の概略を模式的に説明する図の一例である。
【図３】車両用情報提供装置の機能ブロック図の一例である。
【図４】車両用情報提供装置が提供情報を提供する手順を示すフローチャート図の一例である。
【図５】提供開始位置と車両の通行軌跡の関係の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１１ 車両
１２ 提供開始位置
１３ 路側装置
２３ 位置検出部
２４ 角度計算部
２５ 角度比較部
２６ 最小角度判定部
２７ 案内制御部
３３ ＤＳＲＣ通信装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両位置を検出する位置検出手段と、乗員に提供する提供情報を受信する受信手段と、予め定められた提供位置で前記提供情報を出力する出力手段と、を有する車両用情報提供装置であって、
所定の座標系における地球中心の原点又は地球中心付近の原点と、車両位置と前記提供位置とをそれぞれ結ぶ線がなす第１の角度を算出する角度計算手段と、
第１の角度を記憶する角度記憶手段と、
予め定められている提供可能半径ｒの両端を前記原点とそれぞれ結ぶ線がなす第２の角度を算出し、第１の角度と第２の角度を比較する角度比較手段と、
第１の角度が第２の角度以下となった場合、時系列に算出される第１の角度が減少傾向から増加傾向に転じるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段が第１の角度が増加傾向に転じたと判定した場合に、前記出力手段により前記提供情報を提供する情報提供制御手段と、
を有することを特徴とする車両用情報提供装置。
【請求項２】
前記角度比較手段は、
第２の角度 ＝ ３．６秒 × 提供可能半径ｒ ÷ １００
から第２の角度を算出する、
ことを特徴とする請求項１記載の車両用情報提供装置。
【請求項３】
車両位置を検出する位置検出手段と、乗員に提供する提供情報を受信する受信手段と、予め定められた提供位置で前記提供情報を出力する出力手段と、を有する車両用情報提供装置の情報提供方法であって、
角度計算手段が、所定の座標系における地球中心の原点又は地球中心付近の原点と、車両位置と前記提供位置とをそれぞれ結ぶ線がなす第１の角度を算出し、角度記憶手段に記憶するステップと、
角度比較手段が、予め定められている提供可能半径ｒの両端を前記原点とそれぞれ結ぶ線がなす第２の角度を算出し、第１の角度と第２の角度を比較するステップと、
判定手段が、第１の角度が第２の角度以下となった場合、時系列に算出される第１の角度が減少傾向から増加傾向に転じるか否かを判定するステップと、
情報提供制御手段が、前記判定手段が第１の角度が増加傾向に転じたと判定した場合に、前記出力手段により前記提供情報の提供するステップと、
を有することを特徴とする情報提供方法。
【請求項１】
車両位置を検出する位置検出手段と、乗員に提供する提供情報を受信する受信手段と、予め定められた提供位置で前記提供情報を出力する出力手段と、を有する車両用情報提供装置であって、
所定の座標系における地球中心の原点又は地球中心付近の原点と、車両位置と前記提供位置とをそれぞれ結ぶ線がなす第１の角度を算出する角度計算手段と、
第１の角度を記憶する角度記憶手段と、
予め定められている提供可能半径ｒの両端を前記原点とそれぞれ結ぶ線がなす第２の角度を算出し、第１の角度と第２の角度を比較する角度比較手段と、
第１の角度が第２の角度以下となった場合、時系列に算出される第１の角度が減少傾向から増加傾向に転じるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段が第１の角度が増加傾向に転じたと判定した場合に、前記出力手段により前記提供情報を提供する情報提供制御手段と、
を有することを特徴とする車両用情報提供装置。
【請求項２】
前記角度比較手段は、
第２の角度 ＝ ３．６秒 × 提供可能半径ｒ ÷ １００
から第２の角度を算出する、
ことを特徴とする請求項１記載の車両用情報提供装置。
【請求項３】
車両位置を検出する位置検出手段と、乗員に提供する提供情報を受信する受信手段と、予め定められた提供位置で前記提供情報を出力する出力手段と、を有する車両用情報提供装置の情報提供方法であって、
角度計算手段が、所定の座標系における地球中心の原点又は地球中心付近の原点と、車両位置と前記提供位置とをそれぞれ結ぶ線がなす第１の角度を算出し、角度記憶手段に記憶するステップと、
角度比較手段が、予め定められている提供可能半径ｒの両端を前記原点とそれぞれ結ぶ線がなす第２の角度を算出し、第１の角度と第２の角度を比較するステップと、
判定手段が、第１の角度が第２の角度以下となった場合、時系列に算出される第１の角度が減少傾向から増加傾向に転じるか否かを判定するステップと、
情報提供制御手段が、前記判定手段が第１の角度が増加傾向に転じたと判定した場合に、前記出力手段により前記提供情報の提供するステップと、
を有することを特徴とする情報提供方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２５０７１３（Ｐ２００９−２５０７１３Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９７２３３（Ｐ２００８−９７２３３）
【出願日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【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１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【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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