JP2002318534A - デジタル地図の位置情報伝達方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 受信側にデジタル地図上の位置を正確、且
つ、効率的に伝えることができるデジタル地図の位置情
報伝達方法を提供を提供する。 【解決手段】 送信側が、デジタル地図上のベクトル形
状を関数で近似して関数形及びパラメータの情報を伝達
し、受信側が、受信情報から前記関数で近似された形状
を再現し、再現形状に対応するデジタル地図上のベクト
ル形状をマップマッチングで特定するデジタル地図の位
置情報伝達方法において、送信側が、許容誤差の範囲内
で前記ベクトル形状を近似する関数のパラメータ数を算
出し、前記パラメータ数を評価して、近似に使用する関
数形を決定している。デジタル地図のベクトル形状を、
少ないデータ量で、正確に伝えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル地図の位
置情報を伝達する方法に関し、特に、受信側にデジタル
地図上の位置を正確、且つ、効率的に伝えることができ
るようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、デジタル地図データベースを搭載
するナビゲーション車載機などに交通情報を提供する場
合には、デジタル地図の制作元が違っていてもデジタル
地図上の位置が正確に伝わるように、道路をリンク番号
で、また、その道路に存在する交差点などのノードをノ
ード番号で特定し、そのノードから何メートル、と云う
表現方法で道路上の地点を伝えている。

【０００３】しかし、道路網に定義したノード番号やリ
ンク番号は、道路の新設や変更に伴って新しい番号に付
け替える必要があり、また、それに応じて、制作元の各
社のデジタル地図データも更新しなければならないた
め、ノード番号やリンク番号を用いる方式は、そのメン
テナンスに多大な社会的コストが掛かることになる。

【０００４】そこで、本発明の発明者等は、特願平１１
−２１４０６８号や特願平１１−２４２１６６号におい
て、次のようなデジタル地図の位置情報伝達方法を提案
している。

【０００５】この方法では、情報提供側は、渋滞や事故
などの事象が発生した道路位置を伝えるとき、その事象
位置を含む所定長の道路区間の道路形状を、その道路上
に配列するノード及び補間点（道路の曲線を近似する折
れ線の頂点。この明細書では、特に断らない限り、補間
点を含めて「ノード」と呼ぶことにする）の座標列から
成る「道路形状データ」と、この道路形状データで表し
た道路区間内の相対的な位置により事象位置を表す「事
象位置データ」とを受信側に伝達し、これらの情報を受
信した側では、道路形状データを用いてマップマッチン
グを行い、自己のデジタル地図上での道路区間を特定
し、事象位置データを用いてこの道路区間内の事象発生
位置を特定する。

【０００６】また、この道路形状データを少ないデータ
量で伝送する方法として、道路形状をスプライン関数で
近似して伝送データ量を圧縮する方法を特願平２００１
−１２１２７号で、また、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）
を用いて道路形状の伝送データ量を圧縮する方法を特願
平２００１−２００８０号で、さらに、道路形状を円弧
関数で近似する方法を特願平２００１−２００８１号で
提案している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この「道路形状デー
タ」と「事象位置データ」とを用いてデジタル地図の位
置情報を伝達する方法では、受信側で高いマッチング精
度が得られるように位置情報を提供する必要がある。

【０００８】特に、受信側で逐次マッチングを行う場合
は、マップマッチングの開始点を誤ると、その後のマッ
プマッチングに誤りが引き継がれる傾向があるため、開
始点として誤マッチングが発生しにくい点を選択する必
要がある。また、並走路が存在する道路や、浅い交差角
度で交わる交差点の付近、あるいは、曲率が大きい（カ
ーブがきつい）箇所では、誤マッチングが発生しやす
い。そのため、位置情報の提供に際しては、こうした点
に配慮する必要がある。

【０００９】また、同時に、この位置情報伝達方法で
は、データ伝送量を如何に減らか、と云うことも重要な
課題である。

【００１０】本発明は、こうした課題を解決するもので
あり、受信側にデジタル地図上の位置を正確、且つ、効
率的に伝えることができるデジタル地図の位置情報伝達
方法を提供を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、送
信側が、デジタル地図上のベクトル形状を関数で近似し
て、関数形及びパラメータの情報を伝達し、受信側が、
前記関数形及びパラメータの情報から前記関数で近似さ
れた形状を再現し、再現形状に対応するデジタル地図上
のベクトル形状をマップマッチングで特定するデジタル
地図の位置情報伝達方法において、送信側が、許容誤差
の範囲内で前記ベクトル形状を近似する関数のパラメー
タの情報量を算出し、前記パラメータの情報量を評価し
て、近似に使用する関数形またはパラメータを決定する
ようにしている。

【００１２】そのため、デジタル地図のベクトル形状
を、少ないデータ量で、正確に伝えることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明のデジタル地図の位置情報
伝達方法では、送信側が、スプライン関数、円弧・直線
関数、Ｌａｇｒａｎｇｅ関数、ＦＦＴ、多項式などの関
数の中から関数を選択し、その関数を用いて対象道路区
間の形状を近似し、その関数形やパラメータの情報を受
信側に送信する。送信側は、この関数の選択に際し、各
関数を用いて対象道路区間形状を許容誤差の範囲内で近
似したときのパラメータ数を求め、そのパラメータ数が
少なく（従って、データ伝送量が少なくて済み）、且
つ、関数近似による誤差量が少ない（従って、受信側の
マッチング精度を高めることができる）関数を選ぶ。

【００１４】図２は、本発明の位置情報伝達方法を実施
する装置の一例として、他の装置30との間で道路上の事
象発生情報を交換する位置情報送受信装置を示してい
る。この装置は、管轄内の道路の道路形状をオフライン
でデータ圧縮処理し、圧縮済みデジタル地図データを保
持するオフライン処理部20と、オフライン処理部20で生
成された圧縮済みデジタル地図データを用いて交通情報
を伝えるオンライン処理部10とから成り、オフライン処
理部20は、デジタル地図データベース21と、デジタル地
図の各道路に沿う許容誤差の大きさを設定する許容誤差
算出部22と、道路形状を許容誤差の許す範囲で関数近似
し、道路形状を表すデータを圧縮する形状データ圧縮部
23と、形状データ圧縮部23の算出結果を蓄積する送信用
形状データ圧縮済みデジタル地図データベース24とを備
えている。

【００１５】一方、オンライン処理部10は、他の装置30
の位置情報送信部32から圧縮された「道路形状データ」
と「事象位置データ」とを受信する位置情報受信部11
と、圧縮されているデータを解凍する圧縮データ解凍部
13と、デジタル地図データを蓄積するデジタル地図デー
タベース16と、解凍された道路形状データと事象位置デ
ータとを用いてマップマッチングを行い、自己のデジタ
ル地図上での事象位置を特定するマップマッチング部14
と、地図上に事象位置を重畳して表示するデジタル地図
表示部15と、発生した事象情報を入力する事象情報入力
部17と、送信用形状データ圧縮済みデジタル地図データ
ベース24に蓄積されたデータを用いて対象道路区間を表
す「道路形状データ」と対象道路区間の相対位置により
事象位置を表す「事象位置データ」とを生成する位置情
報変換部18と、生成された「道路形状データ」と「事象
位置データ」とを他の装置20の位置情報受信部22に送信
する位置情報送信部12とを備えている。

【００１６】図１（ａ）は、オフライン処理部20の処理
手順を示している。 ステップ10：デジタル地図データベース21からデータ圧
縮処理対象の道路形状を抽出し、 ステップ11：許容誤差算出部22が、この道路形状を近似
する場合の許容誤差を設定する。許容誤差として、距離
に関する誤差（距離誤差）の許容量（許容距離誤差）
と、方位に関する誤差（方位誤差）の許容量（許容方位
誤差）とが、道路形状に含まれる各ノードの単位で、次
の条件を満たすように設定される。 対象道路区間の始点、終点近辺では、許容距離誤差を
小さく設定する。 並走道路が隣接する場合は、許容距離誤差を小さく設
定する。 インターチェンジ入出路などの交差角度の浅い接続道
路が存在する交差点周辺では、許容距離誤差を小さく設
定する。 許容方位誤差は、周辺道路からの距離が近い程、小さ
く設定する。 曲率が大きい道路形状の箇所では、方位誤差の乖離が
大きくなる可能性が高いため、許容方位誤差を小さく設
定する。

【００１７】また、各ノードにおける許容誤差の大きさ
は、対象道路区間の左右で別々に設定する。その結果、
対象道路区間の誤マッチングしやすい道路がある側の許
容誤差は小さく、他の側の許容誤差は大きくなったとし
ても問題ない。誤マッチングしやすい道路がある側の
み、誤差の精度が上がっていれば良い。

【００１８】図３は、関数近似する対象道路区間（黒丸
のノード列）のノード単位で設定した許容距離誤差の大
きさを模式的に示している。

【００１９】許容誤差算出部22は、ノード単位の許容距
離誤差を、図４に示す手順で定量的に設定する。この手
順は、プログラムにより許容誤差算出部22の機能を実現
するコンピュータが、そのプログラムに従って実行する
手順である。

【００２０】ステップ30：対象道路区間の並走道路を探
索し、 ステップ31：着目するノードｐ_iが、対象道路区間の始
点または終点から±Ｌ_{0 1}（ｍ）以内であるか否かを識別
し、ＹＥＳであるときは、 ステップ32：ノードｐ_iの左右の許容距離誤差を（式
１）により算出する。

【００２１】 Δ_L1(L)＝min{(a₁−b₁L_ei)(c₁−d₁θ_ik）L_ik／２，L_max｝ Δ_L1(R)＝min{(a₁−b₁L_ei)(c₁−d₁θ_ik）L_ik／２，L_max｝ （式１） ここで、Δ_L1(L)：並走道路に対する誤マッチングのし
やすさから算出した左側の許容距離誤差 Δ_L1(R)：並走道路に対する誤マッチングのしやすさか
ら算出した右側の許容距離誤差 L_ei：ノードｐ_iから始終点までの距離 L_ik：ノードｐ_iから並走道路ｋまでの距離（図５参照） θ_ik：ノードｐ_iの切片絶対方位ω_iと並走道路ｋの切片
絶対方位ω_kとの差分の絶対値｜ω_i−ω_k｜（図５参
照） L_max：誤マッチングが起こりにくい箇所の最大許容距離
誤差 a₁、b₁、c₁、d₁：定数 min：ｋに関する最小 定数（a₁、b₁、c₁、d₁）は、並走道路との角度差
（θ_ik）が０に近付く程、許容距離誤差が小さくなり、
始終点からの距離（L_ei）が短い程、許容距離誤差が小
さくなるように設定する。そうすることにより、並走道
路までの距離（L_ik）が短く、並走道路との角度差（θ
_ik）が０に近く、且つ、始終点からの距離（L_{e i}）が短
い程、許容距離誤差は小さくなる。並走道路が無い場合
は、許容距離誤差は最大許容距離誤差（L_max＝１２０ｍ
程度）となる。

【００２２】ステップ31において、ＮＯであるときは、 ステップ33：ノードｐ_iの左右の許容距離誤差を（式
２）により算出する。 Δ_L1(L)＝min{(c₁−d₁θ_ik）L_ik／２，L_max｝ Δ_L1(R)＝min{(c₁−d₁θ_ik）L_ik／２，L_max｝ （式２） この場合、許容距離誤差は、並走道路までの距離
（L_ik）が短く、並走道路との角度差（θ_ik）が０に近
い程、小さくなり、並走道路が無い場合は、最大許容距
離誤差（L_max）となる。

【００２３】ステップ34：着目するノードｐ_iが、交差
点ノード、または交差点ノードから±Ｌ₀₂（ｍ）以内の
ノードであるか否かを識別し、ＹＥＳであるときは、 ステップ35：隣接道路を探索し、 ステップ36：ノードｐ_iの左右の許容距離誤差を（式
３）により算出する。

【００２４】 Δ_L2(L)＝min{(a₂−b₂L_ji)L_ik／２，L_max｝ Δ_L2(R)＝min{(a₂−b₂L_ji)L_ik／２，L_max｝ （式３） ここで、Δ_L2(L)：隣接道路に対する誤マッチングのし
やすさから算出した左側の許容距離誤差 Δ_L2(R)：隣接道路に対する誤マッチングのしやすさか
ら算出した右側の許容距離誤差 L_ji：ノードｐ_iから交差点ノードｊまでの距離 L_ik：ノードｐ_iから隣接道路ｋまでの距離（図５参照） a₂、b₂：定数 定数（a₂、b₂）は、隣接道路が交差する交差点ノードま
での距離（L_ji）が近い程、許容距離誤差が小さくなる
ように設定する。そうすることにより、許容距離誤差
は、隣接道路との距離（L_ik）が近く、且つ、その隣接
道路が交差する交差点ノードまでの距離（L_ji）が近い
程、小さくなり、隣接道路が無い場合は、最大許容距離
誤差（L_max）となる。

【００２５】ステップ34において、ＮＯの場合は、 ステップ37：ノードｐ_iの左右の許容距離誤差はL_maxと
なる。 ステップ38：ステップ32、33、36、37の算出結果を基
に、ノードｐ_iの許容距離誤差を、（式４）により設定
する。 Δ_L(L)＝min{Δ_L1(L)，Δ_L2(L)｝ Δ_L(R)＝min{Δ_L1(R)，Δ_L2(R)｝ （式４） 即ち、ステップ32、33、36、37で算出した許容距離誤差
の中で最小の値をノードｐ_iの左右の許容距離誤差に採
用する。

【００２６】また、許容誤差算出部22は、ノード単位の
許容方位誤差を、図６に示す手順で定量的に設定する。
この手順は、プログラムにより許容誤差算出部22の機能
を実現するコンピュータが、そのプログラムに従って実
行する手順である。 ステップ40：対象道路区間の周辺道路を探索し、 ステップ41：着目するノードｐ_iの左右の許容方位誤差
を（式５）により算出する。 Δ_θ1(L)＝min{(a−bL_ik)θ_1ik／２，θ_max｝ Δ_θ1(R)＝min{(a−bL_ik)θ_1ik／２，θ_max｝ （式５） ここで、Δ_θ1(L)：周辺道路に対する誤マッチングのし
やすさから算出した左側の許容方位誤差 Δ_θ1(R)：周辺道路に対する誤マッチングのしやすさか
ら算出した右側の許容方位誤差 L_ik：ノードｐ_iから周辺道路ｋまでの距離（図５参照） θ_1ik：ノードｐ_iの切片方位φ_iと周辺道路ｋの切片方
位φ_ikとの差分の絶対値｜φ_ik−φ_i｜（図７参照） θ_max：誤マッチングが起こりにくい箇所の最大許容方
位誤差 a、b：定数 min：ｋに関する最小 定数（a、b）は、周辺道路までの距離（L_ik）が近い
程、許容方位誤差が小さくなるように設定する。そうす
ることにより、許容方位誤差は、周辺道路との距離（L
_ik）が近く、且つ、周辺道路との切片方位差分
（θ_1ik）が小さい程、小さくなる。周辺道路が無い場
合は、許容方位誤差は最大許容方位誤差（θ_max＝３０
°程度）となる。

【００２７】ステップ42：ノードｐ_iを中心に前後±Ｌ
₀₃（ｍ）内の平均曲率ｒを算出し、 ステップ43：ノードｐ_iの許容方位誤差を（式６）によ
り算出する。 Δ_θ2(L)＝min{c／|r|，θ_max｝ Δ_θ2(R)＝min{c／|r|，θ_max｝ （式６） ここで、Δ_θ2(L)：曲率による誤マッチングのしやすさ
に応じて算出した左側の許容方位誤差 Δ_θ2(R)：曲率による誤マッチングのしやすさに応じて
算出した右側の許容方位誤差 Ｌ₀₃、ｃ：定数 即ち、許容方位誤差は、曲率が大きい（曲がりがきつ
い）程、小さくなる。

【００２８】ステップ44：ステップ41、43の算出結果を
基に、ノードｐ_iの許容方位誤差を、（式７）により設
定する。 Δ_θ(L)＝min{Δ_θ1(L)，Δ_θ2(L)｝ Δ_θ(R)＝min{Δ_θ1(R)，Δ_θ2(R)｝ （式７） 即ち、ステップ41、43で算出した許容方位誤差の中で最
小の値をノードｐ_iの左右の許容方位誤差に採用する。

【００２９】こうして、ノード単位の許容誤差が算出さ
れると、図１に戻って、 ステップ12：形状データ圧縮部23は、関数形を選択す
る。この場合、対象道路の形状を複数に区分し、各区分
ごとに関数形を決定しても良い。

【００３０】形状データ圧縮部23は、この関数形の選択
を図８に示す手順で行う。 ステップ50：対象道路の道路形状を特定するのに標高デ
ータが必要であるか否かを識別する。標高データが必要
な場合（例えば、一般道の上に設置された高速道路を特
定するような場合）には、 ステップ54：３関数で３次元形状を表現する。例えば、
ｘ＝ｆ（ｓ，ｔ），ｙ＝ｇ（ｓ，ｔ），ｚ＝ｈ（ｓ，
ｔ）とし、各関数はスプライン関数で表現する。ステッ
プ50において、標高データが不要な場合は、 ステップ51：対象道路の道路形状は、ｙ座標がｘ座標に
より一意に決定されるか（あるいはｘ座標がｙ座標によ
り一意に決定されるか）否かを識別する。ＮＯの場合
（例えば、ポリゴン形状など）は、 ステップ55：パラメータを導入して、２関数で形状を表
現する。例えば、ｘ＝ｆ（ｔ），ｙ＝ｇ（ｔ）とし、各
関数はスプライン関数で表現する。

【００３１】ステップ51において、ＹＥＳの場合は、 ステップ52：道路形状は直線部分が多くを占める（例え
ば、８０％を占める）か否かを識別する。直線部分が多
くを占める場合は、 ステップ58：スプライン関数、円弧・直線近似を選択す
る。

【００３２】ステップ52において、ＮＯの場合は、 ステップ53：複数の曲線から道路形状が形成されている
か否かを識別する。ＹＥＳの場合は、 ステップ57：スプライン関数、ＦＦＴ変換を選択する。
ステップ53において、ＮＯの場合は、 ステップ56：その他の関数の中から選択する。

【００３３】こうして関数形を選択すると、図１に戻っ
て、 ステップ13：形状データ圧縮部23は、選択した関数形を
用いて対象道路区間の各ノードを許容誤差の範囲内で近
似できる最適なパラメータを算出する。そして、この近
似における絶対誤差とパラメータ数とを加えて、次式に
より評価値Ｅを算出する。 Ｅ＝パラメータ数＋ａ×絶対誤差 ここで、ａは定数である。

【００３４】ステップ14：選択した全ての関数形につい
てステップ13の処理を行った後、 ステップ15：Ｅが最小となる関数形と、そのパラメータ
や誤差情報を送信用形状データ圧縮済みデジタル地図デ
ータベース24に出力して格納する。ステップ13における
最適パラメータの算出は、最適化法を用いて行うことが
できる。最適化法には、ＲＳ（ランダムサーチ）、ＧＡ
（遺伝的アルゴリズム）、ＳＡ（シュミレーテッド・ア
リーニング）等の手法が知られている。

【００３５】最適化法では、解の候補としてランダム
な組み合わせから成る初期値を設定し、その解を評価
関数により評価する。解の一部を変更して評価し、
前回よりよければ採用し、悪ければ非採用とする。この
の処理を多数回（千回〜十万回）繰り返し、最適な
解を算出する。

【００３６】ここでは、ＳＡ法を用いて最適パラメータ
を算出する方法について説明する。図９に示すように、 ステップ60：まず、解空間をモデリングする。解空間の
モデリングは、図１０に示すように、 ステップ70：各ノードの個数分の配列を用意し、 ステップ71：関数の節点がノードと一致する必要がある
場合（即ち、ノードから節点を選ぶ関数の場合）は、 ステップ73：バイナリ型の解空間の配列を用いる。バイ
ナリ型の配列では、図１１（ａ）に示すように、１から
ｎまでの番号を付したノードの内、節点となるノードに
は１、節点とならないノードには０が設定される。この
解空間は要素数ｎの２値ベクトルとなる。この場合、図
１１（ｂ）に示すように、節点となるノードの座標を
（ξ_i，η_i）（ｉ＝１，２，‥，ｋ）とすると、η_i＝
ｆ（ξ_i）となる関数が生成される。

【００３７】また、対象道路形状を複数に区分して関数
形を決定する場合などにおいて、各区分の端点や節点
は、必ずしも道路形状の上にある必要は無く、全体の誤
差が小さくなるのであれば、道路形状の近傍に端点や節
点を設定してもよい。

【００３８】ステップ71において、関数の節点がノード
の近傍でも良い場合は、 ステップ72：整数型の解空間の配列を用いる。整数型
は、図１２（ｂ）に示すように、始点終点はノードその
ものであるが、節点（ξ_i，η_i）は、ノードに一致しな
くても良い関数の解空間の配列として用いられ、この場
合、図１２（ａ）に示すように、始点終点のノードには
０、節点のノードには数字、節点とならないノードに
は、９９９など、一般的な距離許容誤差値以上の値が設
定される。この解空間は、要素数ｎの（整数型）ベクト
ルとなる。

【００３９】解空間のモデリングが済むと、次に、 ステップ61：制約条件を数式化する。ここでは、制約条
件として、図１３に示す３つの条件を数式化する。 各ノードｐ_iから、関数による近似曲線までの距離誤
差Ｌ(i)が、許容距離誤差ε_i以内であること Ｌ(i)≦ε_i ｉ＝１，２，３，‥，ｎ 近似曲線上の方位誤差θ(i)が、許容方位誤差δ_i以内
であること θ(i)≦δ_i ｉ＝１，２，３，‥，ｎ この方位誤差θ(i)は、図１３に示すように、二通りの
方法で求めることができる。一方の方法では、各ノード
ｐ_iに対応する近似曲線上の点ｐ'_iを求め、ｐ' _iからｐ'
_i+1への曲がり角度φ'_iと、ノードｐ_iからノードｐ_i+1
への曲がり角度φ_iとの差分の絶対値を方位誤差θ(i)
（＝｜φ'_i−φ_i｜）とする。他の方法では、各ノード
ｐ_iに対応する近似曲線上の点ｐ'_iを求め、近似曲線の
点ｐ'_iにおける接線と点ｐ'_i-1における接線との成す角
度をφ'_iとして、角度φ'_iと角度φ _iとの差分の絶対値
を方位誤差θ(i)として求める。いずれか一方の方法に
より方位誤差θ(i)を算出する。 節点の数が許容量以内であること Σ Ｘ(i)≦Ｎ ｉ＝１，２，３，‥，ｎ （Σはｉについて加算） Ｘ(i)：ノードｐ_iまたはその近傍が節点となるときは
１、ノードｐ_iまたはその近傍が節点とならないときは
０を取る関数

【００４０】こうして制約条件の数式化を行った後、 ステップ62：評価式をモデリングする。図１４（ａ）に
示すように、制約条件を数式化して、制約項を次のよう
に設定する。 E₁₁(X)＝Σα_i・max{0，Ｌ_i−ε_i} E₁₂(X)＝Σβ_i・max{0，θ_i−δ_i} E₁₃(X)＝γ・max｛０，（ΣX(i))−Ｎ} E₁(X) ＝ａ₁E₁₁(X)＋ａ₂E₁₂(X)＋ａ₃E₁₃(X)

【００４１】図１４（ｂ）に示すように、 E₂₁(X)＝Σα_i・Ｌ_i E₂₂(X)＝Σβ_i・θ_i E₂₃(X)＝ΣX(i) により評価項を設定し、評価式を E₂(X) ＝−ｂ₁E₂₁(X)−ｂ₂E₂₂(X)−ｂ₃E₂₃(X) をとして、E₂(X)が最大になるものを良しと評価する。

【００４２】また、適応関数は、図１４（ｃ）に示すよ
うに、制約項と評価項とを組み合わせて、 E(X) ＝−ａE₁(X)＋ｂE₂(X) とし、このE(X)の最大化を図る。

【００４３】こうして評価式のモデリングが済むと、次
に、 ステップ63：解を乱数により初期設定し、 ステップ64：距離誤差及び方位誤差を計算して、 ステップ65：評価式を計算し、 ステップ66：探索的手法のアルゴリズムに従い解空間の
遷移を行う。このステップ64、65、66の手順を繰り返
し、 ステップ67：計算した解の中から最適解を選出する。

【００４４】図１５は、探索的手法の例として、ＳＡに
おけるアルゴリズムを示している。解Ｘ(i)を乱数によ
り初期設定し（ステップ80）、そのときの評価式Ｅ₂を
計算してＥ_maxとして保持する（ステップ81）。次に、
その適応関数Ｅ(X)と、ランダムな値Ｒ(k)を加えて設定
し直した適応関数Ｅ(X(k)＋R(k))との差分ΔＥを計算し
（ステップ82）、その差分を基に遷移確率ｐを計算する
（ステップ83）。確率ｐにより遷移する場合は、解を更
新し（ステップ85）、更新した解における評価式を算出
し、保持しているＥ_maxと比べて大きい方を、改めてＥ
_maxとして保持する（ステップ86）。遷移しない場合
は、解の更新は行わない（ステップ87）。ステップ82か
らステップ87までの手順を多数回繰り返す。この間、評
価式Ｅ₂の値が最大のＸは常に保持され、最後まで保持
された解が最適解とされる。

【００４５】こうして、解空間における節点数及び節点
位置を種々に変え、そのときの近似曲線の距離誤差及び
方位誤差と、節点数とから評価式が計算され、評価式の
値の最も高い解が求められる。

【００４６】評価式の値を得るための距離誤差及び方位
誤差の算出は、次のように行われる。図１６（ａ）に示
すように、ノードＰ_i-1、Ｐ_i、Ｐ_i+1から近似関数へ垂
線を引き、垂線の交点をＰ'_i-1、Ｐ'_i、Ｐ'_i+1とする。
距離誤差は、ノードＰ_iとＰ' _iとのユークリッド距離と
して、次式により求めることができる。 Ｌ_i＝√｛（ｘ_i−ｘ'_i）²＋（ｙ_i−ｙ'_i）²｝

【００４７】また、方位誤差を算出するために、まず、
ノードＰ_iでの曲がり角度（方位）を算出する。図１６
（ｂ）に示すように、直線Ｐ_i-1、Ｐ_i及び直線Ｐ_i、Ｐ
_i+1の傾きを角度に変換し、その差φ_iをノードＰ_iの方
位とする。方位φ_iは次式により求めることができる。 φ_i＝tan^-1{(ｙ_i+1−ｙ_i)/(ｘ_i+1−ｘ_i)}−tan^-1{(ｙ_i
−ｙ_i-1)/(ｘ_i−ｘ_i-1)}

【００４８】一方、近似関数側の方位の求め方は、二通
り有り、一つは、図１６（ｃ）に示すように、ノードＰ
_iの場合と同様、直線Ｐ'_i-1、Ｐ'_i及び直線Ｐ'_i、Ｐ'
_i+1の傾きを角度に変換し、Ｐ'_iの方位φ'_iを次式によ
り求める。 φ'_i＝tan^-1{(ｙ'_i+1−ｙ'_i)/(ｘ'_i+1−ｘ'_i)}−tan
^-1{(ｙ'_i−ｙ'_i-1)/(ｘ'_i−ｘ'_i-1)}

【００４９】他の方法は、図１６（ｄ）に示すように、
点Ｐ'_i-1及び点Ｐ'_iにおける接線の傾きをａ_i-1、ａ_iと
して次式により方位φ'_iを求める。 φ'_i＝tan^-1ａ_i−tan^-1ａ_i-1

【００５０】ノードＰ_iの方位誤差は、φ_iとφ'_iとを用
いて、次のように計算する。 θ_i＝｜φ'_i−φ_i｜ φ'_i−φ_i＞０：左側方位誤差 φ'_i−φ_i＜０：右側方位誤差

【００５１】前述した、選択された関数形での評価値Ｅ
（＝パラメータ数＋ａ・絶対誤差）は、パラメータ数に
最適解での節点数を用い、絶対誤差に最適解での距離誤
差及び方位誤差を用いて計算される。そして、Ｅが最小
を示す関数形、そのパラメータ、最適解での距離誤差及
び方位誤差の情報が送信用形状データ圧縮済みデジタル
地図データベース24に格納される。

【００５２】図１（ｂ）のフロー図は、この送信用形状
データ圧縮済みデジタル地図データベース24に格納され
た情報を用いて、オンライン処理部10の位置情報変換部
48が、交通情報の送信データをオンラインで生成する処
理手順を示している。 ステップ20：位置情報変換部48は、事象情報入力部17か
ら事象発生情報を取得すると、事象発生位置を含む対象
道路区間を基デジタル地図データ上で選出し、 ステップ21：その対象道路区間の道路形状データを、送
信用形状データ圧縮済みデジタル地図データベース24に
格納された該当区間の圧縮された形状データに置き換え
る（対象道路区間の端点が、圧縮された形状データの端
点（または節点）に一致していない場合は、対象道路区
間を圧縮された形状データの端点（または節点）まで拡
げる）。

【００５３】ステップ22：端点ノード位置を、基のデジ
タル地図データ上で確定し、端点ノード（または、パラ
メータとして節点の位置情報を含む場合は最寄りの節点
ノード）から事象発生位置までの相対距離を基デジタル
地図データ上で算出する。 ステップ23：圧縮された形状データ、誤差情報及び事象
発生位置の相対位置データを位置情報送信部12から送信
する。

【００５４】図１７は、送信情報を例示している。図１
７（ａ）は、形状ベクトルデータ列情報であり、ノード
ｐ₁からｐ₂までが関数近似でデータ圧縮されている。近
似に用いた関数形は「形状データを近似する関数情報」
として表示され、その近似関数のパラメータ（フーリエ
級数、円弧係数、スプライン関数の節点等）と、ｐ₁〜
ｐ₂間の最大の距離誤差及び方位誤差との情報が含まれ
ている。図１７（ｂ）は、事象位置が形状ベクトルデー
タのノードからの相対距離で表された交通情報である。

【００５５】図１８は、このデータを受信した受信側の
処理手順を示している。 ステップ90：位置情報受信部11が位置情報を受信する
と、 ステップ91：圧縮データ解凍部13が、近似関数のパラメ
ータを用いて近似形状を再現し、この形状の上の各ノー
ド点の座標を算出する。 ステップ92：マップマッチング部14は、再現された形状
の始端のノード点（マップマッチング開始点）に対応す
る候補点を自己のデジタル地図の道路形状の上に決定
し、 ステップ93：マップマッチングを実行する。

【００５６】ステップ94：再現形状の各ノードの座標
と、マップマッチングで確定したデジタル地図の道路区
間上の最も近い点との距離誤差及び方位誤差を各々算出
し、 ステップ95：全てのノードの距離誤差及び方位誤差が、
受信した位置情報に含まれる誤差情報と比較して妥当か
否かを判断する。妥当であれば、 ステップ97：マッチングが成功であると判断し、道路区
間を確定する。ステップ95において、妥当でなければ、 ステップ96：マッチング開始候補点以外の候補点を距離
誤差、方位誤差を考慮して検索し、決定する。

【００５７】このように、受信側は、受信情報に含まれ
る誤差情報を利用してマップマッチングの妥当性を判断
し、伝送されたデジタル地図上の位置を正しく特定する
ことができる。

【００５８】なお、ここでは、関数近似によるデータ圧
縮処理をオフラインで実行する位置情報送受信装置につ
いて説明したが、コンピュータの処理能力が向上すれ
ば、この処理をオンラインで実行することも可能にな
る。

【００５９】この装置は、図１９に示すように、位置情
報受信部11、圧縮データ解凍部13、デジタル地図データ
ベース16、マップマッチング部14、デジタル地図表示部
15、事象情報入力部17、位置情報変換部18、位置情報送
信部12の他に、対象道路区間に沿って許容誤差の大きさ
を算出する許容誤差算出部41と、対象道路区間の形状デ
ータを許容誤差の許す範囲で関数近似してデータを圧縮
するとともに、その近似による誤差量を算出するデータ
圧縮・誤差評価部42とを備えている。

【００６０】図２０は、この装置40の動作手順を示して
いる。 ステップ100：位置情報変換部18は、事象情報入力部17
から事象発生情報を取得すると、事象発生位置を含む、
ノードｎ個の対象道路区間を選出する。 ステップ101：許容誤差算出部41は、この対象道路区間
のノード単位の許容誤差を算出する。 ステップ102：データ圧縮・誤差評価部42は、近似に使
用する関数形を決定し、 ステップ103：近似関数のパラメータを決定する。 ステップ104：近似関数のパラメータを用いて道路形状
を再現し、 ステップ105：当初の形状と近似関数により再現した形
状とを比較して誤差を評価し、 ステップ106：誤差情報を決定する。 ステップ107：端点（または節点）ノードから事象発生
位置までの相対位置を基デジタル地図データ上で算出
し、 ステップ108：圧縮された形状データ、誤差情報及び事
象発生位置の相対位置データを情報送信する。

【００６１】なお、ここでは、デジタル地図の道路上の
位置を伝える場合を例に説明してきたが、本発明は、道
路に限らず、河川や等高線など、デジタル地図に表され
る各種の形状ベクトル上の位置を伝達する場合に、適用
することができる。

【００６２】また、許容誤差は、ベクトル形状に含まれ
るノードの単位で設定するだけでなく、リンク単位、あ
るいはノードとリンクとの集合体の単位で設定しても良
い。また、送信側によるデータの圧縮は、受信側がデー
タを復元してマップマッチングでベクトル形状が特定で
きるのであれば、不可逆圧縮であっても良い。

【００６３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の位置情報伝達方法では、デジタル地図におけるベクト
ル形状を、少ないデータ量で、正確に伝えることができ
る。

【００６４】また、受信側でのマッチング精度を高め、
誤マッチングの発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の位置情報伝達方法をオフライン処理
を併用して実施する送信側の処理手順を示すフロー図、

【図２】実施形態の位置情報伝達方法をオフライン処理
を併用して実施する装置の構成を示すブロック図、

【図３】実施形態の位置情報伝達方法での許容距離誤差
の分布を示す図、

【図４】実施形態の位置情報伝達方法での許容距離誤差
の決定手順を示すフロー図、

【図５】距離誤差による誤マッチングが発生しやすい道
路形状を説明する図、

【図６】実施形態の位置情報伝達方法での許容方位誤差
の決定手順を示すフロー図、

【図７】方位誤差による誤マッチングが発生しやすい道
路形状を説明する図、

【図８】実施形態の位置情報伝達方法での関数形選択手
順を示すフロー図、

【図９】実施形態の位置情報伝達方法での最適解探索手
順を示すフロー図、

【図１０】実施形態の位置情報伝達方法での解空間のモ
デリング手順を示すフロー図、

【図１１】実施形態の位置情報伝達方法でのバイナリ型
配列の解空間モデルを示す図、

【図１２】実施形態の位置情報伝達方法での整数型配列
の解空間モデルを示す図、

【図１３】実施形態の位置情報伝達方法での制約条件の
数式化を説明する図、

【図１４】実施形態の位置情報伝達方法での評価式のモ
デリングを示す図、

【図１５】実施形態の位置情報伝達方法で使用するＳＡ
のアルゴリズムを示す図、

【図１６】実施形態の位置情報伝達方法での距離誤差及
び方位誤差の算出方法を示す図、

【図１７】実施形態の位置情報伝達方法での伝送データ
を示す図、

【図１８】実施形態の位置情報伝達方法での受信側の処
理手順を示すフロー図、

【図１９】実施形態の位置情報伝達方法をリアルタイム
で実施する装置の構成を示すブロック図、

【図２０】実施形態の位置情報伝達方法をリアルタイム
で実施する送信側の処理手順を示すフロー図である。

【符号の説明】

10、30、40 位置情報送受信装置 11、31 位置情報受信部 12、32 位置情報送信部 13 圧縮データ解凍部 14 マップマッチング部 15 デジタル地図表示部 16、21 デジタル地図データベース 17 事象情報入力部 18 位置情報変換部 20 オフライン処理部 22、41 許容誤差算出部 23 形状データ圧縮部 24 送信用形状データ圧縮済みデジタル地図データベー
ス 42 データ圧縮・誤差評価部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｔ 11/60 ３００ Ｇ０６Ｔ 11/60 ３００ ５Ｈ１８０ Ｇ０８Ｇ 1/0969 Ｇ０８Ｇ 1/0969 Ｆターム(参考） 2C032 HB03 HC32 2F029 AA02 AC02 AD01 5B050 AA08 BA07 BA17 CA08 EA07 EA19 5B057 AA13 AA16 BA30 CB12 CB17 CC04 CE08 CF05 DA08 DA17 DC09 5B080 AA07 FA08 5H180 AA01 FF07 FF22 FF32

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信側は、デジタル地図上のベクトル形
   状を関数で近似して、前記関数形及びパラメータの情報
   を伝達し、受信側は、前記関数形及びパラメータの情報
   から前記関数で近似された形状を再現し、再現形状に対
   応するデジタル地図上のベクトル形状をマップマッチン
   グで特定するデジタル地図の位置情報伝達方法におい
   て、 送信側は、許容誤差の範囲内で前記ベクトル形状を近似
   する関数のパラメータの情報量を算出し、前記パラメー
   タの情報量を評価して、近似に使用する関数形またはパ
   ラメータを決定することを特徴とする位置情報伝達方
   法。
2. 【請求項２】 許容誤差の範囲内で前記ベクトル形状を
   近似する関数での最適なパラメータを求め、当該パラメ
   ータの情報量により評価することを特徴とする請求項１
   に記載の位置情報伝達方法。
3. 【請求項３】 前記許容誤差を、誤マッチングのしやす
   さに応じて設定することを特徴とする請求項１または２
   に記載の位置情報伝達方法。
4. 【請求項４】 前記許容誤差を、前記ベクトル形状に含
   まれるノードまたは部分区間の単位で設定することを特
   徴とする請求項１から３のいずれかに記載の位置情報伝
   達方法。
5. 【請求項５】 前記許容誤差として、距離誤差に対する
   許容距離誤差と、方位誤差に対する許容方位誤差とを設
   定することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記
   載の位置情報伝達方法。
6. 【請求項６】 前記許容誤差を、前記ベクトル形状の左
   側と右側とで別個に設定することを特徴とする請求項１
   から５のいずれかに記載の位置情報伝達方法。
7. 【請求項７】 前記ベクトル形状を複数に区分し、各区
   分ごとに関数形またはパラメータを決定することを特徴
   とする請求項１または２に記載の位置情報伝達方法。
8. 【請求項８】 前記ベクトル形状と近似関数との誤差を
   算出し、前記誤差と前記パラメータの情報量とを要素に
   含む判定値により、前記関数形またはパラメータを決定
   することを特徴とする請求項１または２に記載の位置情
   報伝達方法。
9. 【請求項９】 予め関数形を選択し、選択した前記関数
   形について前記最適なパラメータを求めることを特徴と
   する請求項１、２または８に記載の位置情報伝達方法。
10. 【請求項１０】 前記ベクトル形状の特定に標高データ
    が必要な場合に、２つのパラメータを導入して３関数で
    ３次元形状を表現する関数形を選択することを特徴とす
    る請求項９に記載の位置情報伝達方法。
11. 【請求項１１】 前記ベクトル形状の２次元形状がｘ座
    標またはｙ座標の一方を用いて他方を一意に特定できな
    いとき、１つのパラメータを導入して２関数で２次元形
    状を表現する関数形を選択することを特徴とする請求項
    ９に記載の位置情報伝達方法。
12. 【請求項１２】 前記ベクトル形状に占める直線部分の
    割合が高いとき、スプライン関数または円弧・直線関数
    を選択することを特徴とする請求項９に記載の位置情報
    伝達方法。
13. 【請求項１３】 前記ベクトル形状が複数の曲線形状か
    ら成るとき、スプライン関数またはＦＦＴ変換を選択す
    ることを特徴とする請求項９に記載の位置情報伝達方
    法。
14. 【請求項１４】 前記各区分の端点として前記ベクトル
    形状上の点を設定することを特徴とする請求項７に記載
    の位置情報伝達方法。
15. 【請求項１５】 前記各区分の端点として前記ベクトル
    形状の近傍の点を設定することを特徴とする請求項７に
    記載の位置情報伝達方法。
16. 【請求項１６】 送信側は、受信側に前記ベクトル形状
    と近似関数との誤差の情報を含めて伝達することを特徴
    とする請求項１から１５のいずれかに記載の位置情報伝
    達方法。
17. 【請求項１７】 デジタル地図のベクトル形状を関数で
    近似するデータ生成装置のプログラムであって、 コンピュータに、 デジタル地図のベクトル形状に含まれるノードまたは部
    分区間単位で許容誤差を設定する手順と、 関数形を用いて前記許容誤差の範囲内で前記ベクトル形
    状を近似することができる最適なパラメータを算出する
    手順と、 前記最適なパラメータで再現される近似関数の前記ベク
    トル形状に対する誤差と、前記最適なパラメータの情報
    量とを要素に含む判定値を算出する手順と、 選択した各関数形に対応する前記判定値を比較し、前記
    判定値をもとに関数形またはパラメータを選択する手順
    とを実行させるためのプログラム。