JP2005181063A - 経路設定装置およびナビゲーション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 地域毎の道路状況に適した経路を設定する経路設定装置およびナビゲーション装置を提供する。
【解決手段】 リンクコストおよびノードコストの少なくとも１つが所定地域（地図１〜地図４）毎に個別に設定されたコストテーブル（係数ＴＢＬ）を備え、制御回路１８は、このコストテーブルを用いて目的地までの経路コストを算出する。そして、出発地から目的地までの経路コストが最小となる経路を探索する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、経路設定装置およびナビゲーション装置に関する。

従来、ナビゲーション装置は、現在位置あるいは入力設定された出発地を探索始点とし、入力設定された目的地までの最適な経路を探索し、目的地までの最適経路を案内するようになっている。

また、最適経路の算出方法としては、ネットワークを構成するリンクやノードの種別に応じて経路コストを算出し、経路コストが最小となるリンクの接続により出発地から目的地までの経路を設定するダイクストラ法が広く用いられている。

ダイクストラ法による最短経路の計算について、図６を参照して説明する。図におけるアルファベットＡ〜Ｍはそれぞれリンクを示し、括弧内の数字はリンク長（道路の長さ）を示している。

ここで、リンク長のみに着目し、Σ（リンク長）に従って出発地から目的地までのリンクコストを計算すると、Ｆ−Ｇ−Ｈを経路する場合のコストが４＋３＋４＝１１で最小となり、県道であるＦ−Ｇ−Ｈを利用する経路が最短経路となる。

しかし、経路コストの算出について、リンクコストやノードコストを用いて重み付けを行い、最適経路を設定するのが一般的となっている。

具体的には、出発地から目的地までの経路コスト＝Σ（リンク長×リンクコスト係数）＋Σ（ノードコスト）によって算出される。リンクコスト係数は、例えば、道路格係数×道路幅係数×有料／無料係数として設定され、ノードコストは、例えば、信号機コスト、右左折コスト、インターチェンジ出口／入口コストが設定される。この場合、目的地までの経路コスト＝Σ（リンク長×道路格係数×道路幅係数×有料／無料係数）＋Σ（信号機コスト×右左折コスト×インターチェンジ出口／入口コスト）で表させる。

なお、道路格係数は、高速道路＞国道＞県道＞住宅路の順に優先的に経路が設定されるように、道路格に応じて付与された係数である。すなわち、一般的に国道は県道と比較して整備状況が良く運転がしやすい道路とされ、道路格係数すなわち重みのかけ方が県道よりも低く設定されている。このため、県道よりも国道を通る経路が最適経路として設定されやすくなっている。

ここで、道路格係数が、高速道路＝１、国道＝２、県道＝３、住宅路＝４として設定されているものとし、簡略化のため道路格係数のみに着目し、Σ（リンク長×道路格係数）に従って、図６に示す出発地から目的地までの経路コストを計算すると、Ａ−Ｂを経由する場合の経路コストが４×１＋９×１＝１３で最小となり、高速道路であるＡ−Ｂを経由する経路が最適経路となる。

このように、経路コストは、一般的に、リンクコストやノードコストによって、リンクやノードの種別に対する重み付けを行い、ある優先度に従った意味のある経路を求めるようになっている。

なお、上記したダイクストラ法などの最適経路の算出方法を用いて経路計算を行うナビゲーション装置としては、リンクコスト係数、ノードコストなどの算出パラメータを、時刻、曜日、日時などに応じて算出パラメータテーブルに複数準備しておき、その時点の時刻、曜日、日時などに応じて適切な経路を設定するものがある（特許文献１参照）。
特開２００２−１４８０６５号公報

上記したダイクストラ法などの最適経路の算出方法を用いて経路計算を行うナビゲーション装置は、経路コストを算出する際の重みのかけ方すなわちリンクコスト係数およびノードコストが全国一律で決められている。

しかし、道路の整備状況は地域によって差があり、例えば、山間部のように国道の方が県道よりも整備されている場合もあれば、都心部のように県道が国道並みに整備されている場合もある。このため、従来のナビゲーション装置は、都心部のように県道が国道並みに整備されていても、県道の道路格係数よりも国道の道路格係数の方が低く設定されているために、運転のしやすさではあまり差が無いのに、遠回りしてでも国道を通る経路が優先的に設定されてしまうといった問題が発生する。

上記したように、従来のナビゲーション装置は、経路コストを算出する際の重みのかけ方が全国一律となっており、地域毎の道路状況に適した重み付けを行うことができない。

本発明は上記問題に鑑みたもので、地域毎の道路状況に適した経路を設定する経路設定装置およびナビゲーション装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、出発地から目的地までの経路コストを計算し、経路コストが最小となる経路を探索する経路コスト算出手段を備えた経路探索装置であって、前記経路コストの計算は、ノード間を接続するリンクのリンクコストおよび前記ノードのノードコストに基づいて計算されるようになっており、前記リンクコストおよび前記ノードコストの少なくとも１つが所定地域毎に個別に設定されたコストテーブルを備え、前記経路コスト算出手段は、前記コストテーブルを用いて前記目的地までの経路コストを算出することを特徴としている。

このように、リンクコストおよびノードコストの少なくとも１つが所定地域毎に個別に設定されたコストテーブルを備え、経路コスト算出手段は、コストテーブルを用いて目的地までの経路コストを算出するので、地域毎の道路状況に適した経路を設定する経路設定装置を提供することができる。

また、請求項２に記載の発明のように、前記経路コスト算出手段は、前記出発地から目的地までの経路コストを所定地域毎に算出し、所定地域毎に算出した経路コストを加算して前記出発地から目的地までの経路コストを算出することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、請求項１または２に記載の前記経路設定装置と、前記経路コスト算出手段によって設定された経路に対する走行案内を行う案内手段を備えたナビゲーション装置として実現することもできる。

本発明の一実施形態に係るナビゲーション装置の構成を図１に示す。なお、本実施形態では、経路設定装置としてナビゲーション装置１を例に説明する。図に示すように、ナビゲーション装置１は、位置検出器１１、地図データ入力器１６、操作スイッチ群１７、外部メモリ１９、表示装置２０、リモコンセンサ２２、音声出力装置２６およびこれらに接続された制御回路１８を備えている。

位置検出器１１は、周知の地磁気センサ１２、ジャイロスコープ１３、距離センサ１４および衛星からの電波に基づいて車両の位置を検出するためのＧＰＳ受信機１５を有している。これらのセンサ１２〜１５は各々が性質の異なる誤差を持っているため、複数のセンサを各々補間しながら使用するように構成されている。

地図データ入力器１６は、地図表示に用いられる地図データ、マップマッチングに用いられる地図データ、および経路案内に用いられる地図データなどを含む各種データを入力するための装置である。経路案内に用いられる地図データは、一定の区画毎に分割され、分割された区画毎に道路ネットワークデータとして記憶媒体に格納されている。本実施形態における道路ネットワークデータは、一定の区画として周知のメッシュ毎に格納され、後述する経路コストの算出に用いられる。これらの道路ネットワークデータには、リンク情報、ノード情報などが含まれる。これらの道路ネットワークデータには、メッシュ毎に個別に設定されたコストテーブルが含まれる。つまり、これらのコストテーブルは、地域状況に適した値が設定されている。

図２に、コストテーブルの例を示す。リンクコストのコストテーブルには、リンクを識別するための「リンクＩＤ」（図示せず）毎に、道路格、道路幅、有料／無料といった係数が設定され、ノードコストのコストテーブルには、ノードを識別するための「ノードＩＤ」（図示せず）毎に、信号機、右左折、インターチェンジ出口／入口といった係数が設定されている。

道路格係数は、高速道路、都市高速道路、国道、主要地方道、住宅路、その他の順に大きく設定され、道路幅係数は、道路幅員が広いほど小さく設定され、有料／無料係数は、有料道路の方が無料道路（一般道路）よりも大きく設定されている。

信号機係数は、信号機有りの場合よりも信号機無しの場合の方が小さく設定され、右左折係数は、直進、左折、右折、Ｕターンの順で小さく設定され、インターチェンジ出口／入口係数は、出口、入口とも５０として設定されている。

これらのコストテーブルは、地域毎の道路の整備状況に応じて、個別に設定される。例えば、主要地方道が国道並に整備されている地域では、国道と主要地方道の道路各係数は近い値に設定される。同様に、一般道路が有料道路並に整備されている地域では、有料道路と無料道路の各係数は近い値に設定される。

また、信号機係数は、信号機を避けて経路が設定されるように、信号機有りの場合よりも信号機無しの場合の方が小さく設定されているが、車両の流れをスムーズに行うように制御された信号機が設置されている地域では、信号機による停車時間が少なくなると考えられるため、信号機有りの場合と信号機無しの場合の各信号機係数が近い値に設定される。

なお、地図データ入力器１６から入力される各種データを記憶する記憶媒体としては、そのデータ量からＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤまたはハードディスクドライブなどを用いるのが一般的であるが、メモリカードなど他の媒体を用いてもよい。

操作スイッチ群１７は、表示装置２０の表示画面の周囲に設けられた複数の押しボタンスイッチ（メカニカルスイッチ）、当該表示画面に重ねて設けられたタッチパネル等の入力装置からなり、ユーザーによる押しボタンスイッチの押下、タッチパネルのタッチに基づいた信号を制御回路１８に出力する。

外部メモリ１９は、制御回路１８の内部とは別に設けられる記憶部で、ＲＯＭあるいはＲＡＭなどから構成され、各種のデータやプログラムなどが記憶されるようになっている。

表示装置２０は、液晶ディスプレイ等の表示画面を有し、制御回路１８からの映像信号に応じて液晶ディプレイ等の表示画面に当該映像を表示させる。

音声出力装置２６は、スピーカを有し、制御回路１８からの音声信号に応じてスピーカに当該音声を出力させる。

リモコンセンサ２２は、ユーザーの操作に基づいて赤外線等による無線信号を送信するリモコン２３から受信した信号を制御回路１８へ出力する。

制御回路１８は、通常のコンピュータとして構成されており、内部にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、Ｉ／Ｏおよびこれらの構成を接続するバスラインが備えられている。また、制御回路１８は、カレンダー機能を有している。制御回路１８は、ＲＯＭ、外部メモリ１９から読み出したナビゲーション装置１の動作のためのプログラムを実行し、その実行の際には、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリに対して情報の書き込みを行い、Ｉ／Ｏを介して位置検出器１１、地図データ入力器１６、操作スイッチ群１７、外部メモリ１９、表示装置２０、音声出力装置２６、リモコンセンサ２２と信号の授受を行う。

ユーザーが、操作スイッチ群１７あるいはリモコン２３を用いて、目的地の設定の設定およびルート探索指示を行うと、制御回路１８は、地図データ入力器１６から道路ネットワークデータを読み出し、出発地から目的地までの経路を探索する処理を行う。すなわち、制御回路１８は、出発地（例えば、車両の現在位置）から設定された目的地までの経路コストをダイクストラ法などにより計算する。

この経路コストは、ノード毎、リンク毎にコストを付けていくことによって計算される。リンクコストは、該当するリンク長に、道路格、道路幅、有料／無料などを掛け合わせたリンクコスト係数が掛け合わされて算出される。また、ノードコストは、信号機の有無、右左折、インターチェンジ出口／入口などが足し合わされて算出されるによって設定される。

具体的には、経路コスト＝Σ（リンク長×リンクコスト係数）＋Σ（ノードコスト）によって算出される。図２に示すコストテーブルの場合、経路コスト＝Σ（リンク長×走路格係数×道路幅係数×有料／無料係数）＋Σ（進行器コスト＋右左折コスト＋インターチェンジ出口／入口コスト）によって算出される。

制御回路１８は、このようにして目的地までの全ての経路コストの計算が終了すると、経路コストが最小となるリンクを接続して出発地から目的地までの経路を設定する。そして、設定された目的地経路に対し、表示装置２０の道路地図に目的地経路を強調表示させたり、その目的地経路に従って車両の進行すべき方向の音声を音声出力装置２６から発生させるような経路案内制御を行う。

次に、図３を参照して、制御回路１８による経路探索処理について説明する。制御回路１８は、イグニッションスイッチがオンされ、所定の初期化処理を実行した後、図３に示す処理を行う。

まず、ユーザーの操作スイッチ群１７の操作に応じて出発地および目的地を設定する（Ｓ１００）。具体的には、５０音検索、電話番号検索、ジャンル検索などのメニュー画面に従い、ユーザーが操作スイッチ群１７を操作することによって目的地条件が入力されると、制御回路１８は、入力された目的地条件に基づき目的地の位置を確定する。また、制御回路１８は、位置検出器１１から入力される各種信号に基づき、現在地（出発地）を確定する（Ｓ１０１）。

次に、出発地から目的地までの経路探索で使用する地図を確定する。具体的には、図４の地図１〜地図４に示すように、出発地から目的地までの各メッシュを経路探索で使用する地図として確定する（Ｓ１０２）。

次に、ネットワーク探索対象地図（以下、ＮＷ探索対象地図と記す）を出発地側に設定する。具体的には、出発地が含まれる地図１をＮＷ探索対象地図として設定する（Ｓ１０４）。

次に、ＮＷ探索対象地図として設定された地図のコストテーブルを地図データ入力器１６の記憶媒体から読み出して、制御回路１８のＲＡＭにセットする。具体的には、図５に示すように、地図１用に個別に設定されたコストテーブル（図中では、地図１用係数ＴＢＬと記す）を地図データ入力器１６の記憶媒体から読み出して、制御回路１８のＲＡＭにセットする（Ｓ１０６）。

次に、ＮＷ探索対象地図内を目的地に向かって経路を探索する。具体的には、制御回路１８のＲＡＭにセットした地図１のコストテーブルに基づき、地図１内において経路コストを算出し、算出した経路コストに基づき数パターン（図中では、２パターン）の仮の経路を確定し、算出した仮の経路の経路コストをＲＡＭに記憶する（Ｓ１０８）。

次に、ＮＷ探索対象地図として設定された地図に目的地が含まれるか否かに基づき、ＮＷ探索対象地図に目的地が含まれるか否かを判定する（Ｓ１１０）。

ここで、ＮＷ探索対象地図として設定された地図に目的地が含まれない場合、ＮＷ探索対象地図に目的地が含まれないと判定し（Ｓ１１０でＮＯと判定）、ＮＷ探索対象地図を目的地側に１枚ずらして設定する。すなわち、ＮＷ探索対象地図を地図２として設定する（Ｓ１１２）。

そして、地図２、地図３、地図４に対して、順次Ｓ１０６〜Ｓ１１２の処理を行い、該当する地図のコストテーブル（地図２用係数ＴＢＬ〜地図４用係数ＴＢＬ）を地図データ入力器１６の記憶媒体から順次読み出し、各地図における経路コストをそれぞれ算出し、各地図における仮の経路を確定し、確定した仮の経路の経路コストをＲＡＭに記憶する。

Ｓ１１０において、ＮＷ探索対象地図として設定された地図に目的地が含まれる場合、ＮＷ探索対象地図に目的地が含まれると判定し（Ｓ１１０でＹＥＳと判定）、地図１〜地図４において確定した仮の経路の経路コストをそれぞれ加算し、出発地から目的地までの経路コストが最小となる経路を最適経路として設定し（１１４）、本処理を終了する。

制御回路１８は、設定された最適経路に対し、表示装置２０の道路地図に最適経路を強調表示させたり、その最適経路に従って車両の進行すべき方向の音声を音声出力装置２６から発生させるような経路案内制御を行う。

上記したように、出発地から目的地までの経路コストを計算し、経路コストが最小となる経路を探索する経路コスト算出手段を備えた経路探索装置であって、経路コストの計算は、ノード間を接続するリンクのリンクコストおよびノードのノードコストに基づいて計算されるようになっており、リンクコストおよびノードコストの少なくとも１つが所定地域毎に個別に設定されたコストテーブルを備え、制御回路１８は、コストテーブルを用いて目的地までの経路コストを算出するようになっている。

このように、リンクコストおよびノードコストの少なくとも１つが所定地域毎に個別に設定されたコストテーブルを備え、制御回路１８は、コストテーブルを用いて目的地までの経路コストを算出するので、地域毎の道路状況に適した経路を設定する経路設定装置を提供することができる。

また、制御回路１８は、出発地から目的地までの経路コストを所定地域毎に算出し、所定地域毎に算出した経路コストを加算して出発地から目的地までの経路コストを算出することができる。

なお、上記実施形態において、経路コスト算出手段は制御回路１８に相当する。案内手段は、制御回路１８が現在地から目的地までの最適経路を設定し、設定した最適経路を表示装置２０の表示画面に強調表示させたり、その最適経路に従って車両の進行すべき方向の音声を音声出力装置２６から発生させて案内する処理に相当する。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々なる形態で実施することができる。

例えば、上記実施形態における道路ネットワークデータに、メッシュ毎に個別に設定されたコストテーブルが含まれる例について示したが、メッシュに限ることなく、例えば、都道府県や市町村毎にコストテーブルが個別に設定されるように構成されてもよい。

また、上記実施形態で示した経路コストの算出方法やコストテーブルは一例であり、例えば、コストテーブルに渋滞の度合いに応じて設定される渋滞度を含ませ、この渋滞度を経路コストの算出に加味するようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係るナビゲーション装置の構成を示す図である。 リンクコストのコストテーブルとノードコストのコストテーブルを示す図である。 制御回路による経路探索処理を示す図である。 制御回路により、出発地から目的地までの各メッシュが経路探索で使用する地図として確定される場合の説明図である。 地図１〜地図５の各係数テーブルについての説明図である。 ダイクストラ法による最短経路の計算についての説明図である。

符号の説明

１…ナビゲーション装置、１１…位置検出器、１２…地磁気センサ、
１３…ジャイロスコープ、１４…距離センサ、１５…ＧＰＳ受信機、
１６…地図データ入力器、１７…操作スイッチ群、１８…制御回路、
１９…外部メモリ、２０…表示装置、２２…リモコンセンサ、２３…リモコン、
２６…音声出力装置。

Claims (3)

1. 出発地から目的地までの経路コストを計算し、経路コストが最小となる経路を探索する経路コスト算出手段を備えた経路探索装置であって、
   前記経路コストの計算は、ノード間を接続するリンクのリンクコストおよび前記ノードのノードコストに基づいて計算されるようになっており、
   前記リンクコストおよび前記ノードコストの少なくとも１つが所定地域毎に個別に設定されたコストテーブルを備え、
   前記経路コスト算出手段は、前記コストテーブルを用いて前記目的地までの経路コストを算出することを特徴とする経路設定装置。
2. 前記経路コスト算出手段は、前記出発地から目的地までの経路コストを所定地域毎に算出し、所定地域毎に算出した経路コストを加算して前記出発地から目的地までの経路コストを算出することを特徴とする請求項１に記載の経路設定装置。
3. 請求項１または２に記載の経路設定装置と、
   前記経路コスト算出手段によって設定された経路に対する走行案内を行う案内手段と、を備えたことを特徴とするナビゲーション装置。

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