JPH0636184A

JPH0636184A - 陸上ビーコン装置

Info

Publication number: JPH0636184A
Application number: JP4186442A
Authority: JP
Inventors: Masaji Nagaoka; 正路長岡
Original assignee: Toshiba Engineering Corp
Current assignee: Toshiba Engineering Corp
Priority date: 1992-07-14
Filing date: 1992-07-14
Publication date: 1994-02-10

Abstract

(57)【要約】【目的】簡易、安価な陸上ビーコン装置を提供する。【構成】この発明の陸上ビーコン装置は、路面に設置
されたバーコードを移動体側の光センサによって読取
り、そのバーコード情報から演算装置が移動体の現在位
置と進行方位を解析することによって、走行情報として
利用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車などの陸上移
動体の走行経路途中に設置された地点情報と進行方位情
報とを識別できるバーコードを、移動体側の光センサで
読取り、演算装置によって現在位置と進行方位を確認す
るようにした陸上ビーコン装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に自動車などにより不案内な地域へ
の長距離ドライブをする場合、ドライバは、道路のカー
ブによる時々刻々変化する進行方位の中において、目的
地点に到達するための進行すべき方位、現在位置から目
的地点までの残存距離がどれくらいあるのか、出発地点
と目的地点を結ぶ直線に対して現在は何分の１くらい進
んでいるのかなどの走行案内情報を知りたく思うもので
あり、従来からこのような走行案内情報を自動的に提示
する走行情報表示装置がいくつか提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来から提
案されている走行情報表示装置では、価格が高い、地図
情報の入力方法が複雑で難しい、精度が十分ではないな
どの問題点があり、潜在ニーズはあるのであるが、普及
していないのが現状である。特に、地図情報をベースに
したものでは、装置が高価なものとなり、操作が難しい
などの問題点があった。逆に、簡易な構造のものでも、
精度が実用上不十分であり、初期設定データも多く、操
作も複雑である問題点があった。

【０００４】これらの問題点に鑑み、自動車などに搭載
される走行情報表示装置では、距離センサや方位センサ
の累積誤差がこの種の装置全体の精度を左右するため、
誤差を検出して補正し、精度を向上させることが必要で
ある。

【０００５】この発明はこのような技術的課題に鑑みな
されたもので、移動体の走行路面の適所にその地点情報
と進行方位情報を識別できるバーコードを設置し、移動
体側の光センサでそのバーコードを読取り、解析するこ
とによって移動体の現在位置と進行方位を正確に認識で
きるようにした陸上ビーコン装置を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の陸上ビーコン
装置は、移動体が通行する路面の適所に光学的に識別可
能なバーコードを設置し、一方、移動体に前記バーコー
ドを検出する光センサと、この光センサの検出したバー
コード情報から移動体の現在位置と進行方位とを求める
演算装置とを搭載したものである。

【０００７】

【作用】この発明の陸上ビーコン装置では、路面に設置
されたバーコードを移動体側の光センサによって読取
り、そのバーコード情報から演算装置が移動体の現在位
置と進行方位を解析することによって、正確な走行情報
として利用することができる。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説
する。

【０００９】移動体として自動車のための陸上ビーコン
装置の実施例について説明すると、図１は主要幹線道路
の代表的な交差点、高速道路のインターチェンジの入口
や出口など、路面の適所に設置されたバーコード１を示
している。このバーコード１は、道路２と直角に進行線
と対向線それぞれに、また交差点では少なくとも交差点
の出口側となる車線に設置されるものとする。

【００１０】このバーコード１は、例えば自然発光塗料
による刻印、路面に埋め込んだ光スリットなどで構成さ
れ、それに含まれる情報としては、少なくとも当該バー
コード設置場所の地点情報（これは緯度、経度データと
して表わされる）と進行方位情報がある。例えば、日本
の主要地点１００万地点をコード化するには、地点を表
わす７桁の１０進コードと方位を表わす１桁の１０進コ
ードを合わせて８桁の１０進コードで定義することがで
きる。その定義例は図２の定義表に示してあり、各固有
地点を表わすのに、８連コード番号をその地点の緯度、
経度とその進行方位と対応させることができる。

【００１１】そして路面２に設置されたこのようなバー
コード１を読取る移動体としての自動車３側に搭載され
る陸上ビーコン装置は、図３に示すようにバーコード１
を光学的に検出する光センサ４と、この光センサ４が検
出したバーコード情報を解析して自動車３の現在地点と
進行方位を演算するＣＰＵ５と、このＣＰＵ５の解析結
果を逐一記憶し、また前記バーコード１のデータを各地
点の緯度、経度と進行方位の定義テーブル、その他の必
要な情報を記憶するためのメモリ６から構成される。

【００１２】そして、この自動車３側の陸上ビーコン装
置では、路面２上のバーコード１を光センサ４が検出
し、ＣＰＵ５がこの光センサ４からのバーコード情報を
メモリ６の定義テーブルと対照させ、自動車３の現在位
置の緯度、経度情報および進行方位情報を解析する。

【００１３】なお光センサ４によるバーコード１のパタ
ーンの読取り後の出力波形は、自動車３の走行速度、す
なわち走査速度によって走査方向に延び縮みする。そこ
で、これを解決するために、図４（ａ）に示すようにバ
ーコード１の先頭に基準バーコード１ａを付加し、この
バーコードパターンを検出した光センサ４の出力が同図
（ｂ）に示すような波形となったとすれば、基準バーコ
ード１ａに対応する出力波形の基準パルス１ｂのパルス
幅を用いて、以後の波形を正規化することにより、同図
（ｃ）に示すように一意的な正規化出力波形を得ること
ができ（図の例では、パルス幅を１／２することにより
正規化している）、これをデコードすることによって定
義表のコード番号に正しく変換することができる。

【００１４】次に、このような陸上ビーコン装置を利用
した走行案内情報表示装置について、図５〜図１２に基
づいて説明する。

【００１５】図５は走行案内情報表示装置の回路構成を
示しており、出発地点、目的地点の地図情報、例えばそ
れぞれの緯度、経度を数字入力する操作入力部１１と、
移動体としての自動車３の進行方位を検出する磁石のよ
うな方位センサおよび移動距離を測定する距離センサと
を有する距離方位センサ部１２と、路面２に設置された
バーコード１を光学的に読取るバーコード検出部１３
と、操作入力部１１、距離方位センサ部１２およびバー
コード検出部１３から入力情報が与えられ、これらの情
報に基づいて２次元相対直交座標上での走行距離、進行
方位、絶対方位などの必要な走行案内情報を演算し、ま
た自身の演算した走行距離、進行方位をバーコード情報
から補正演算するＣＰＵ１４（このＣＰＵ１４は、図３
に示したＣＰＵ５と同じ演算機能を行なうことができ、
さらにそれよりも多くの演算機能も司るものである）
と、図２に示したようなバーコード変換表、入力情報、
さらにはＣＰＵ１４の演算結果などを格納するメモリ１
５（このメモリ１５は、図３に示したメモリ３よりもさ
らに容量の大きいメモリとする）を備えている。また、
後述するような相対直交座標表示画面１６と、進行方位
表示画面１７と、ディジタル表示窓１８を備えている。

【００１６】図６は各種走行案内情報を表示する表示パ
ネル１９で、これは通常、移動体としての自動車のダッ
シュボードの適所に取り付けられる。この表示パネル１
９には、相対直交座標表示画面１６、進行方位表示画面
１７、ディジタル表示窓１８としての残存直線距離表示
窓１８ａ、出発地点から目的地点までの直線距離を示す
フルスケール表示窓１８ｂ、スタート位置表示窓１８
ｃ、操作入力部１１として目的地点の緯度、経度の数字
入力を行なう入力数字表示窓１１ａ、この入力数字表示
窓１１ａで設定した数字を入力データとしてＣＰＵ１４
に与える指令を行なう入力ボタン１１ｂ、さらに電源ス
イッチ２０、電源が投入されているときに点灯する電源
ランプ２１、エラーが発生したときに点灯するエラー表
示ランプ２２が設けられている。なお、この表示パネル
１９は全体が液晶パネルとなり、ソフトウェア的に画面
を分割して各位置に次の各表示画面やスイッチ類を表示
し、タッチ操作するようにしたものであってもよいし、
また各画面、スイッチ、ランプ類が個別に各位置に取り
付けられた構成であってもよい。

【００１７】次に、上記構成の走行案内情報表示装置の
動作について説明する。

【００１８】電源スイッチ２０を投入することにより、
距離方位センサ部１２から北方位が入力され、これによ
って相対直交座標表示画面１６の北方位ポインタ２３が
北方位を指し示すようになる。そこで、最初の段階で、
この北方位ポインタ２３の位置に北方位設定器２４を合
わせて固定する。なお、北方位ポインタ２３は、この後
も自動車３の進行方位が変わればそれに応じて常に北方
位を向くように変化する。

【００１９】続いて、操作入力部１１から出発地点と目
的地点との緯度、経度データをそれぞれ入力数字表示窓
１１ａを用いてセットし、入力ボタン１１ｂを押すこと
によりＣＰＵ１４に入力する。この場合、この入力数字
表示窓１１ａの最上位桁を用いて、出発地点、目的地
点、緯度、経度、主要な都市／場所／交差点などの種別
を指定するようにしてもよい。そしてこの場合には、あ
らかじめ、主要な都市とその場所の緯度、経度情報を表
にしてメモリ１５に登録しておき、入力数字表示窓１１
ａの最上位桁を利用して数字で指定することにより、対
応する都市の緯度、経度をメモリ１５から呼び出してき
て表示させ、確認後に入力ボタン１１ｂを押すことによ
りＣＰＵ１４に入力するようにしてもよい。

【００２０】ＣＰＵ１４に出発地点と目的地点との地図
情報としてそれらの緯度、経度が入力されると、出発地
点の緯度、経度データがスタート位置表示窓１８ｃに表
示されると共に、相対直交座標表示画面１６の垂直軸Ｓ
Ｄとなる出発地点Ｓと目的地点Ｄを結ぶ直線距離が次の
ようにして計算される。つまり、出発地点、目的地点そ
れぞれの緯度ｙs ，ｙd 、経度ｘs ，ｘd とすると、緯
度差、経度差はそれぞれ（ｙs −ｙd ）、（ｘs −ｘd
）であり、図７に示す経緯度差−距離変換テーブル
（これはメモリ１５にあらかじめ登録さているものとす
る）を用いて、緯度差による縦軸成分距離ΔＮ、経度差
による横軸成分距離ΔＥが求められる。すなわち、出発
地点と目的地点を結ぶ直線距離Ｌは、Ｌ＝√（ΔＮ²＋ΔＥ²）によって近似される。この直線距離Ｌは、相対直交座標
表示画面１６の表示座標系の垂直軸ＳＤのフルスケール
となり、その数値はフルスケール表示窓１８ｂに表示さ
れる。

【００２１】またこの出発地点Ｓ、目的地点Ｄを結ぶ基
準距離ベクトルＳＤ２５が北方位となす角度θ0 が、 θ0 ＝tan ^-1（ΔＥ／ΔＮ）によって求められ、メモリ１５に記憶される。

【００２２】次に、自動車の現在位置の表示方法につい
て説明する。距離方位センサ部１２からは一定サンプリ
ング周期で方位情報、距離情報がＣＰＵ１４に入力され
ている。そこでＣＰＵ１４は、距離方位センサ部１２か
ら走行方位角θx 、走行単位距離ＬA をそれぞれ検出
し、進行方位角θx の変化率がある一定時間τに対して
所定の変化Δθを超えた場合、すなわち、｜θxi−θxi-1｜／τ＞Δθ のとき、または走行単位距離ＬA がある一定距離ΔＬを
超えた場合、すなわち、ＬA ＝ＬAi−LAi-1 ＞ΔＬのとき、進行方位角θx と走行単位距離から走行単位ベ
クトルの経度成分（横軸成分）ＬAE＝ＬAsinθx と、緯
度成分（縦軸成分）ＬAN＝ＬAcosθx を求める。ただ
し、θx は北方位に対する走行単位ベクトルの逆時計回
りの角度とする。

【００２３】またＣＰＵ１４は、サンプリング周期ごと
に緯度成分ＬANi 、経度成分ＬAEiをそれぞれ積算した
値、ＬpN＝ΣＬANi ，ＬpE＝ΣＬAEi を、図８に示すように出発地点を原点Ｓ´とした相対直
交座標系上でベクトル表示し、その走行距離ベクトルＬ
P の先端を現在位置Ｔとして求め、この点Ｔを相対直交
座標表示画面１６上に表示する。この走行距離ベクトル
ＬP の表示は、基準距離ベクトルＬの方位角θ0 と距離
方位センサ部１２の検出による現在の進行方位角θx の
和（θ0 ＋θx ）の回転座標変換、

【数１】ｘp ＝ＬAEcos （θ0 ＋θx ）−ＬANsin （θ0 ＋θx ）ｙp ＝ＬAEsin （θ0 ＋θx ）＋ＬANcos （θ0 ＋θx ）を行ない、フルスケール距離Ｌで割った結果（ｘp ／
Ｌ、ｙp ／Ｌ）が相対現在位置Ｔの表示座標値となる。
そこで、この現在位置表示点Ｔを点滅や色替えなどで見
やすいようにして表示する。なお、横軸線２６も見やす
くするためにあらかじめ表示しておく。

【００２４】次に進行方位表示画面１７における進行方
位の表示について説明すると、図９に示す基準距離ベク
トルＬと走行距離ベクトルＬp の差ベクトルＬp Ｄが進
行方位距離ベクトルとなり、この進行方位距離ベクトル
Ｌp Ｄと表示座標系の垂直軸となす角度θy が進行方位
となる。

【００２５】そこで、進行方位距離ベクトルＬp Ｄと北
方位とのなす角θD は、Ｄ（ΔＥ，ΔＮ），Ｌp （Ｌp
E，ＬpN）とすると、 θD ＝tan ^-1（ΔＥ−ＬpE）／（ΔＮ−ＬpN）となり、進行方位角θy は、 θy ＝θD ＋θ0 となる。

【００２６】この進行方位角θy の表示は、図６の進行
方位表示画面１７に表示されるが、この表示画面１７は
あらかじめ８方位に限定してあり、垂直軸を基準として
逆時計回りで角度θy に最も近い方位を進行方位として
選んで表示することになる。例えば、図１０に示すよう
になる。

【００２７】さらに現在位置から目的地点までの直線距
離は、進行方位距離ベクトルＬp Ｄの絶対値√（（ΔＥ
−ＬpE）²＋（ΔＮ−ＬpN）²）によって求めることが
でき、これが図６の残存直線距離表示窓１８ａに表示さ
れる。

【００２８】図６における電源スイッチ２０の「ＳＡＶ
Ｅ」ポジションは、スイッチをこの位置にすることによ
ってそれまでのすべてのデータをメモリ１５に保存し、
電源がオフとされた後でもデータが消えないようにする
ためのものである。したがって、電源をオフし、その後
電源をオンした場合、レジューム機能のようにそれまで
のデータがメモリ１５から呼び出され、再表示されるこ
とになる。

【００２９】なお、電源ランプ２１は電源スイッチ２０
が「ＯＮ」ポジションか「ＳＡＶＥ」ポジションになっ
たときに点灯するものである。また、エラー表示ランプ
２２は、入力データにエラーがあった場合、誤操作を行
なった場合などに点灯する。

【００３０】このようにして、この走行案内情報表示装
置では、ドライバが出発地点と目的地点との緯度、経度
のデータを入力するだけの簡単な操作で、出発地点から
目的地点までの直線距離を求めて表示し、同時に２次元
相対直交座標系で垂直軸上にフルスケールで表示し、自
動車の現在位置がその出発地点と目標地点を結ぶ直線距
離に対してどの位置にあるかをも相対直交座標上に表示
すると共に、残存直線距離も表示することができ、ドラ
イバに簡易な走行案内情報を提示することができる。

【００３１】そして、自動車３の走行中にバーコード検
出部１３が図１に示すような交差点に入り、そこから出
る際にバーコード１を検出すれば、ＣＰＵ１４がこのバ
ーコード１の検出情報から、図１１の説明図および図１
２のフローチャートに示す処理を行ない、自動車の現在
位置の補正と進行方位の補正を行ない、表示パネル１９
の該当する箇所の表示の修正も行なう。

【００３２】例えば、図１１に示すように出発地点が三
島（北緯３５°６．７′東経１３８°５５．７′）で、
目的地点が千葉（北緯３５°３７．９′東経１４０°
６．５′）とし、自動車３が現在、東京（北緯３５°３
８．６′東経１３９°４１．３′）の図１に示すような
交差点を東に向かって通過中であり、バーコード検出部
１３がバーコード番号２５６８０３９４を検出し、ＣＰ
Ｕ１４に入力したとする。

【００３３】このような入力があれば、ＣＰＵ１４では
図１２に示す手順で補正処理を行なう。すなわち、バー
コード入力があれば（ステップＳ１）、図４に示したよ
うにして波形の正規化を行い（ステップＳ２）、その
後、デコードして数値化し（ステップＳ３）、メモリ１
５に格納されている図２に示すような変換表から現在の
位置と進行方位を求める（ステップＳ４）。

【００３４】図１１に示した例では、検出したコード番
号は２５６８０３９４であり、図２に示した変換表から
現在地点が北緯３５°３８．６′東経１３９°４１．
３′で、進行方位は東（北方位に対して逆時計回りで２
７０°）であると認識される。

【００３５】そこで、図１１に示すように出発地点であ
る三島を基点とした相対現在位置は、両地点の北緯／東
経座標値から、図７の経緯度−距離変換表に基づいて北
緯成分５９ｋｍ、東経成分６９．４ｋｍと計算できる。

【００３６】そこで、センサ部１２からの距離、方位の
検出信号に基づいてＣＰＵ１４がそれまで積算演算して
いた現在位置、進行方位と比較し、錯誤のあるデータに
ついてはバーコードからのデータに基づいて補正し（ス
テップＳ５）、この補正したデータに基づいて表示パネ
ル１９の該当する画面、表示窓などの表示の変更を行な
う（ステップＳ６）。

【００３７】こうして、この走行案内情報表示装置で
は、この発明の一実施例の陸上ビーコン装置を搭載する
ことにより、通常時には距離方位センサ部１２からの距
離情報、方位情報に基づいてＣＰＵ１４側で演算した結
果から現在位置、進行方位を求めて表示パネル１９に表
示し、バーコード１が設置されている道路を走行し、そ
のバーコード情報を検出した場合にはそのバーコード情
報に基づいて現在位置、進行方位を補正することによ
り、表示パネル１９の表示を正確なものとすることがで
きる。

【００３８】なお、この発明の陸上ビーコン装置は、複
雑な経路を走行する自走ロボット、無軌道搬送車に行動
範囲内の地図情報をすべて記憶させておくことにより、
以後、行き先のみを指示することにより自動走行ができ
るようになる。また将来、地図情報をすべてメモリに記
憶した電子地図になった場合には、この種の陸上ビーコ
ン装置と組み合わせることにより、目的地点への高度な
自動誘導が安価に実現できることになる。

【００３９】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、路面に
設置されたバーコードを移動体側の光センサによって読
取り、そのバーコード情報から演算装置が移動体の現在
位置と進行方位を解析することによって、走行情報とし
て利用することができ、移動体の現在位置、進行方位を
正確に検出することができる。しかも、バーコードを路
面に設置するだけでよいために、安価で容易に設置で
き、簡易な陸上ビーコン装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のバーコードの設置された
交差点を示す説明図。

【図２】上記実施例で用いるコード番号−緯度／経度変
換表の説明図。

【図３】上記実施例の陸上ビーコン装置の回路ブロック
図。

【図４】上記実施例でバーコード情報の正規化の方法を
示す説明図。

【図５】この発明の一実施例の陸上ビーコン装置の搭載
された走行案内情報表示装置の回路ブロック図。

【図６】上記走行案内情報表示装置で使用する表示パネ
ルの正面図。

【図７】上記走行案内情報表示装置におけるメモリに登
録されている経緯度差−距離変換表の説明図。

【図８】上記走行案内情報表示装置における現在位置の
割り出し方法を示す説明図。

【図９】上記走行案内情報表示装置における残存直線距
離の割り出し方法を示す説明図。

【図１０】上記走行案内情報表示装置における進行方位
の表示例を示す説明図。

【図１１】上記走行案内情報表示装置の搭載されたこの
発明の実施例にかかる陸上ビーコン装置による現在地
点、進行方位の算出方法を示す説明図。

【図１２】上記走行案内情報表示装置により求めた現在
位置、進行方位をこの発明の実施例にかかる陸上ビーコ
ン装置により求めた現在位置、進行方位によって補正す
る手順を示すフローチャート。

【符号の説明】

１バーコード２道路３自動車４光センサ５ＣＰＵ６メモリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動体が通行する路面の適所に光学的に
識別可能なバーコードを設置し、一方、移動体に前記バ
ーコードを検出する光センサと、この光センサの検出し
たバーコード情報から移動体の現在位置と進行方位とを
求める演算装置とを搭載して成る陸上ビーコン装置。