JP2006292373A - 経路探索装置 - Google Patents

Abstract

【課題】地域毎に適したコストテーブルを用いつつ、そのコストテーブルを記憶するメモリを低く抑えることができ、かつ、経路コストの算出に時間がかからない経路探索装置を提供すること。
【解決手段】基本コストテーブルを用意し、各地域に対応する地域コストテーブルとして、基本コストテーブルと異なっている部分のみを設定する。経路探索をする際には、各地域に対応する地域コストテーブルと、その地域コストテーブルに含まれていない部分については、基本コストテーブルとを用いて、各地域内の経路コストを算出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、出発地から目的地までの最適経路を探索する経路探索装置に関する。

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。この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。この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及びノードコストは全国一律で決められている。

しかしながら、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、県道に対応するリンクのリンクコストよりも、国道に対応するリンクのリンクコスト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生じていた。

そこで、本出願人は、地域毎に、道路状況に適したリンクコスト及びノードコストを設定し（以下、コストテーブルという）、この各地域毎に設定されたコストテーブルを用いて、経路コストを算出するという技術について先に出願した（特願２００３−４２１３２１号）。これにより、上記問題も解消することができる。

しかしながら、この技術では、地域毎にコストテーブルを用意し記憶しておかなければならないので、その分メモリ量が増加する。また、経路コストを算出する際には、地域が変わるたびに毎回新たなコストテーブルを読み込まなければならない。したがって、長距離の計算になると、多くのコストテーブルを読み込まなければならず、これによって、経路コストの算出に多大な時間を費やしてしまう。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、地域毎に適したコストテーブルを用いつつ、そのコストテーブルを記憶するメモリを低く抑えることができ、かつ、経路コストの算出に時間がかからない経路探索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に、請求項１の経路探索装置は、道路を複数のリンク及びこれらを接続するノードにより示した地図データを記憶する地図データ記憶手段と、前記リンクのリンクコスト及び前記ノードのノードコストが設定された基本コストテーブルと、前記基本コストテーブルを適用しない所定地域ごとに設定された、前記基本コストテーブルと異なる部分のみからなる地域コストテーブルとを記憶するコストテーブル記憶手段と、出発地及び目的地を設定する設定手段と、前記基本コストテーブルを適用する地域に属する経路を探索するときは、前記基本コストテーブルを用い、前記基本コストテーブルを適用しない地域に属する経路を探索するときは、前記基本コストテーブルと異なっている部分を、前記各地域に設定された地域コストテーブルに置き換えたコストテーブルを用いて、前記地図データを構成するリンク及びノードにコストを付与し、前記設定手段により設定された出発地から目的地に至る経路のうち、前記リンク及びノードに付与されたコストの加算値が最小となる経路を探索する経路探索手段とを備えることを特徴とする。

このように、各地域のコストテーブルは、基本コストテーブルと差異の部分のみからなっているので、これらを記憶するメモリ量は低く抑えることができる。また、経路探索する際には、基本コストテーブルをそのまま適用する地域のリンク及びノードにコストを付与するときには、その都度、コストテーブルを読み出す必要はなく、また、基本コストテーブルを適用しない地域のリンク及びノードにコストを付与するときには、基本コストテーブルと異なっている部分のみからなる地域コストテーブルを読み出せばよいので、その読み出し時間も低く抑えることができる。すなわち、経路コストを算出する時間を低く抑えることができる。

請求項２の経路探索装置は、前記経路探索手段は、前記地域コストテーブルを適用する地域に属する経路を探索するとき、当該地域に適用する地域コストテーブルが、直前に経路探索した地域に適用する前記地域コストテーブルと同一である場合は、当該直前に経路探索したときに用いた地域コストテーブルをそのまま用いることを特徴とする。

これにより、コストテーブルの読み出し時間を省くことができ、その結果、経路コストを算出する時間を低く抑えることができる。

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、経路探索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、対応する地形の種類の応じてリンク及びノードに設定された基本コストテーブルと、さらに、メッシュ毎に個別に設定された地域コストテーブルが含まれる。つまり、これらの地域コストテーブルは、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。同図（ａ）は、基本コストテーブルの例を示している。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。

一方、図2（ｂ）は、各メッシュ（各地域）に設定された地域コストテーブルの例を示している。これらの地域コストテーブルは、基本コストテーブルと差異のあるコストのみからなっている。例えば、メッシュＡに相当する地域は、国道よりも主要地方道の方が整備されているので、国道よりも主要地方道の方がこれらに対応するリンクのコストを低く設定している。また、メッシュＢに相当する地域は、都心部であり走行車両の数も多いことから、基本コストテーブルに比べて、各道路に対応するリンクのコストを大きく設定している。他のメッシュ（地域）についても同様に、各地域の道路状況を考慮して、コストテーブルが設定されている。なお、基本コストテーブルをそのまま適用するメッシュ（地域）については、特に個別にコストテーブルは設定していない。後述するように、各メッシュに属している経路のコストを算出するときは、基本コストテーブルと差異のあるコストを各メッシュの地域コストテーブルに置き換えたコストテーブルに基づいて、当該経路コストを算出する。

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（Ｓ１０）。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。ここで、例えば、図４に示す位置に出発地及び目的地を確定したとする。なお、出発地と目的地の周辺地図は、同図に示すように、地図１〜８のメッシュに分割されている。また、同図には、各メッシュに対応するコストテーブルも記している。

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）を確定する（Ｓ２０）。具体的には、図4に示すように、先ず出発地が含まれる地図８をＮＷ探索対象地図として確定する。

次に、基本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（Ｓ３０）
次に、ＮＷ探索対象地図として設定された地図に対応するコストテーブルが基本コストテーブルか否かを判定する（Ｓ４０）。

ここで、ＮＷ探索対象地図として設定された地図に対応するコストテーブルが基本コストテーブルである場合には（Ｓ４０でＹＥＳと判定）、ＮＷ探索対象地図内を目的地に向かって経路を探索する（Ｓ７０）。具体的には、制御回路１８のＲＡＭにセットした基本コストテーブルに基づき、ＮＷ探索対象地図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。図４に示す例で言えば、出発地が含まれる地図８に対応するコストテーブルは基本コストテーブルであるため、地図８内の経路コストは、この基本コストテーブルに基づいて算出することになる（Ｓ４０ＹＥＳ判定→Ｓ７０）。

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を判定する（Ｓ８０）。

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（Ｓ８０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（Ｓ１００）。すなわち、地図８内には、未だ目的地が含まれていないので、次のＮＷ探索対象地図として、地図４をセットし、再び、Ｓ４０に戻る。ここで、地図４、地図３に対応するコストテーブルは、基本コストテーブルであるので、上述の地図８に対する処理と同様の処理を、地図４及び地図３に対しても行うことになる。

その後、ＮＷ探索対象地図として地図２が設定されると、地図２に対応するコストテーブル（コストテーブルＡ）は基本コストテーブルではないので、Ｓ４０は否定判定される。

次に、現在ＲＡＭにセットされているコストテーブルと、ＮＷ探索対象地図として設定された地図に対応するコストテーブルとが一致するか否かを判定する（Ｓ５０）。ここで、一致している場合は（Ｓ５０でＹＥＳと判定）、現在セットされているコストテーブルに基づいて、ＮＷ探索対象地図内を目的地に向かって経路を探索する（Ｓ７０）。

一方、Ｓ５０において、現在セットされているコストテーブルと、ＮＷ探索対象地図として設定された地図に対応するコストテーブルとが一致しない場合は（Ｓ５０でＮＯと判定）、その地図に対応する地域コストテーブルを読み出して、制御回路１８のＲＡＭにセットする（Ｓ６０）。この際、Ｓ３０にてセットした基本コストテーブルも、ＲＡＭに維持しておく。そして、Ｓ６０にてセットした地域コストテーブル、及びこの地域コストテーブルに含まれないコストについては基本コストテーブルに基づいて、ＮＷ探索対象地図内を目的地に向かって経路を探索する（Ｓ７０）。

すなわち、地図２に対しては、現在ＲＡＭにセットされているコストテーブルは、基本コストテーブルあり、地図２に対応する地域コストテーブル（コストテーブルＡ）とは異なっているため、このＳ５０は否定判定されることになる。次に、Ｓ６０において、地図２に対応する地域コストテーブル（コストテーブルＡ）を読み出して、ＲＡＭにセットする。そして、Ｓ７０において、コストテーブルＤ及び、このコストテーブルＤに含まれない部分については、基本コストテーブルのコストを用いて、地図２内を目的地に向かって経路を探索することになる。

以上の処理を、ＮＷ探索対象地図として、目的地が含まれている地図５がセットされるまで繰り返す（地図８→地図４→地図３→地図２→地図６→地図５）。

ＮＷ探索対象地図として地図５がセットされた場合、地図５に対応する地域コストテーブル（コストテーブルＣ）と、直前のＮＷ探索対象地図であった地図６に対応する地域コストテーブル（コストテーブルＣ）とが一致していることから、上述のＳ５０は肯定判定されることになる。つまり、この場合、既にコストテーブルＣがＲＡＭにセットされているので、そのままこのコストテーブルＣを用いることになる。

また、地図５は、目的地が含まれていることから、Ｓ８０は肯定判定されることになる。そして、各地図毎（地図８、地図４、地図３、地図２、地図６、地図５）で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（Ｓ９０）、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。

以上、本実施形態では、基本となるコストテーブルを用意し、各メッシュそれぞれについて、この基本コストテーブルと異なっている部分のみからなる地域コストテーブルを設定している。これにより、各コストテーブルを記憶するメモリ量を低く抑えることができる。また、経路探索する際には、基本コストテーブルをそのまま適用するメッシュ内の経路にコストを付与するときには、その都度、コストテーブルを読み出す必要はなく、また、基本コストテーブルを適用しないメッシュ内の経路にコストを付与するときには、基本コストテーブルと異なっている部分のみからなる地域コストテーブルを読み出せばよいので、その読み出し時間も低く抑えることができる。すなわち、最適経路を算出する時間を低く抑えることができる。

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、基本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って、基本となるコストテーブルと（同図ａ）、各メッシュ毎に設定された、基本コストテーブルと異なっている部分のみからなる地域コストテーブル（同図ｂ）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経路探索で使用する地図及び、各地図に対応するコストテーブルを示す図である。

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 (2)

1. 道路を複数のリンク及びこれらを接続するノードにより示した地図データを記憶する地図データ記憶手段と、
   前記リンクのリンクコスト及び前記ノードのノードコストが設定された基本コストテーブルと、前記基本コストテーブルを適用しない所定地域ごとに設定された、前記基本コストテーブルと異なる部分のみからなる地域コストテーブルとを記憶するコストテーブル記憶手段と、
   出発地及び目的地を設定する設定手段と、
   前記基本コストテーブルを適用する地域に属する経路を探索するときは、前記基本コストテーブルを用い、前記基本コストテーブルを適用しない地域に属する経路を探索するときは、前記基本コストテーブルと異なっている部分を、前記各地域に設定された地域コストテーブルに置き換えたコストテーブルを用いて、前記地図データを構成するリンク及びノードにコストを付与し、前記設定手段により設定された出発地から目的地に至る経路のうち、前記リンク及びノードに付与されたコストの加算値が最小となる経路を探索する経路探索手段とを備えることを特徴とする経路探索装置。
2. 前記経路探索手段は、前記地域コストテーブルを適用する地域に属する経路を探索するとき、当該地域に適用する地域コストテーブルが、直前に経路探索した地域に適用する前記地域コストテーブルと同一である場合は、当該直前に経路探索したときに用いた地域コストテーブルをそのまま用いることを特徴とする請求項１に記載の経路探索装置。

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