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2010.11.15更新

知っているようで、よく知らない カーナビの謎

Q1 なぜカーナビは自車位置がわかるの?

アメリカの軍事技術を転用。人工衛星が現在地を教えてくれる。

カーナビが常に現在地を表示できるのはGPS(全地球測位システム)と呼ばれる人工衛星からの信号を受信し続けているから。この衛星は米国が軍事目的で開発したもので、地球上空2万1000kmを24個の衛星が6つの軌道上を周回している。この衛星からは極めて正確な時計情報が送信されており、到着するまでの時間差を計算することで現在地を算出する仕組みだ。
この時間差を算出するには4個以上の衛星からの信号を受信することが必要だが、2次元測位なら3個でも対応できる。ここから算出されたデータは緯度経度情報として変換されると同時に電子地図の座標とリンク。これによって現在地がわかるようになっているのだ。ただ、これだけでは建物などの影響によって誤差も生じるため、地図上の道路に強制的にマッチングさせたり(マップマッチング)、誤差対策のアルゴリズムを加えたりして正しい位置を表示するようになっている。

クルマ1台がやっと通れるような細い道でも正確にルート案内できるのは、自車位置を正しく表示する技術があればこそ。
リアルハイブリッドマルチパス
都市部ではビルで反射してきたGPS信号をカーナビが受信することもある。いきなり自車位置を数kmも飛ばすような誤差信号が飛び込んでも、それは「あり得ない」と判断するプログラムで対応している。 マップマッチング

「リアルハイブリッドマルチパス検出・除去」がある場合 「リアルハイブリッドマルチパス検出・除去」がない場合
常に正確な位置に自車位置マークを表示する。 実車の位置と自車位置マークの位置が異なってしまう。
   
高速CPU   3Dセンサー
CPUの処理速度が向上すれば、それだけGPSからの信号をきめ細かくサポートできるようになる。最新ナビでは1秒間に10回も計算することで、わずかなズレに対しても細かく修正を加え、これが高精度な測位を可能にしている。   GPSでも3D測位は可能なのだが、数10m単位とかなり大雑把。道路の高低差までは認識できない。3Dセンサーはジャイロが道路の傾斜を認識し、上り下りを判別する。道路の傾斜情報が入った地図とのリンクにより初めて効果を発揮する。


 

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Q2 VICSってナニ?

24時間リアルタイムで交通情報を配信。

VICSはVehicle Information and Communication Systemの略。日本道路交通情報センターに集められた情報をVICSセンターで編集、処理された渋滞や交通規制などの道路交通情報をリアルタイムに送信し、カーナビなどの車載機に文字・図形で表示する情報通信システムのこと。情報は365日24時間提供されている。
情報の伝達方法には、各道路上に設置された「ビーコン」と「FM多重放送」を利用する方法の2つに分けられるが、ビーコンは主に高速道路で使用される「電波ビーコン」と、主要な一般道路で使用される「光ビーコン」の2種類が運用されている。
FM多重放送は、NHK-FM放送を利用し、受信している都道府県の情報とその隣接県との県境近辺の情報を提供。電波ビーコンは、進行方向の前方200km程度の高速道路の情報やインターチェンジ付近の接続道路や並行する一般道路情報などが対象。光ビーコンは進行方向の前方30km、後方1kmの一般道路と高速道路の情報を提供している。表示する情報は3種類あり、レベル1が文字情報によるもの、レベル2が図形情報によるもの、レベル3が地図上に交通情報を表示するものとなっている。

レベル1 レベル2
レベル1 レベル2
VICS情報を30字(1行15字×2行)以内の簡潔な文字を使ってディスプレイに表示。FM多重放送では都道府県単位、ビーコンでは走行中の路線に応じた情報が表示される。 VICS情報をパターン化されたシンプルな図形や文字で表示するもので、FM多重放送では都道府県単位の広域情報が、ビーコンでは走行中の路線に応じた情報が表示される。
レベル3
レベル3
カーナビの道路地図上に広域のVICS情報が表示され、走行地点と渋滞や規制個所の位置関係が一目で把握できる。FM多重放送とビーコンでは表示内容に若干違いがある。

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Q3 最新ナビはどうやって渋滞を予測するの?

過去の渋滞情報からよく似たケースを選び出す。

今後発生する交通状況を予測して、最適なルート探索に役立てようと考えられたのが渋滞予測機能。その予測の根拠となっているのは、過去の交通情報を蓄積したVICSデータ。曜日や時刻などの諸条件を加味し、その条件に当てはまった過去の交通状況から最適ルートを探し出すのだ。
さらにビーコンユニットが備えられている場合は、リアルタイムのVICS情報も加えられ、突発的な交通状況の変化にも対応できる。機種によっては交通量調査などで集められた道路交通センサス情報を加えたり、ユーザー自身が走行してHDDにため込んだデータを反映させるなどといった方法も登場している。
また、パイオニアの「スマートループ」、ホンダの「インターナビ・プレミアムクラブ」では、会員の走行データをサーバーに蓄積して、VICS対象以外の道路でもリアルタイムの交通情報を利用できるプローブカーも実現している。
ただ、実際に渋滞予測機能を搭載したナビ同士で比較テストすると、結果はその時間帯によって優劣が変わることも多い。渋滞予測の機能を活かすにはより多くのデータをどう整理して反映させるか?にかかっていると言えるだろう。
最新ナビはどうやって渋滞を予測するの?
過去の交通情報を踏まえて、曜日や時刻、さらには連休や帰省時期などの特異日を考慮した上で最適ルートを探索。その上でVICSによるリアルタイムの情報を加えながら、ルートの更新を行なう仕組みになっている。

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Q4 モニターのWVGA、QVGA、EGAってナニ?

カーナビも高画質の時代。鮮やかで見やすいWVGA。

カーナビのスペックを見ると、モニターの欄には「WVGA」、「QVGA」、「EGA」という文字がよく使われている。これは画素数による表示能力(解像度)を示す表記だ。「VGA」や「EGA」は、元々はPCのグラフィック機能を指す用語だったのだが、今では画面解像度を指す通称として使われるようになっている。VGAは640×480、QVGAはその1/4の320×240、EGAは640×350なのだが、カーナビの場合は数値が異なる場合がある。
WVGA(800×480)は、VGA(640×480)を横に拡げたもの。画質にこだわるハイエンドモデルに採用されている。画素数が1/4のQVGAは、地デジをワンセグとした普及モデルに採用されている。
EGA表記を使っているのは富士通テン。解像度480×234ドットのモニターをEGAと呼んでいる。数値は違うが、実際に見比べた印象では、EGAとQVGAの画質は同等。一方、WVGAとそれ以外のモニターでは、明らかに画質の差を感じる。
近頃はミドルクラスでもWVGAを採用するモデルが出てきたが、地デジが当たり前になり、ブルーレイが普及するようになると、さらなる高画質化が進みそうだ。すでに、パナソニックStradaのFクラス、CN-HX3000DはWXGA(1280×768ドット)モニターを採用。ハイビジョン画質に対応している。

 

WVGA AVN770HD mkII
WVGA AVN770HD mkII
文字も道路の輪郭も滑らか。3DCGを使った案内のリアル感も、WVGA画質ならでは。高画質回路を内蔵し、メリハリのある映像を映し出す。
WQVGA AVN110M
WQVGA AVN110M
解像度が低い分、文字や道路など、斜めの線がギザギサになってしまうのだが、デジタル処理で低減。LEDバックライトを採用し、鮮やかさも増した。

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