JP2011038794A - 経路探索装置、経路探索方法、コンピュータプログラム及び地図データベース - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は、出発地点から目的地点までの推奨経路をリンクコストに基づいて探索する経路探索装置2に関する。この経路探索装置2は、複数車線の区間に含まれるリンクL1,L2に対して、その複数車線の区間において車線変更を行うのに必要な車線変更用コストを設定し、設定された車線変更用コストをリンクコストに含めて推奨経路を探索する。
【選択図】 図2
Description
かかる最適経路の探索手法は、例えば、リンクコストが最小となる最適経路を特定の経路探索ロジックによって算出するのが一般的であり、この経路探索ロジックとしては、例えばダイクストラ法やポテンシャル法が利用される(特許文献1参照)。
また、例えば、初心者、高齢者及び女性等の車両運転が比較的上手くないドライバの場合には、そもそも走行中の車線変更自体を嫌がる傾向があるので、なるべく車線変更が少なくて済む経路を案内するのが好ましい。
本発明は、このような問題点に鑑み、車線変更の負担を軽減した推奨経路を探索することができる経路探索装置等を提供することを目的とする。
このため、探索された推奨経路を、例えば車載のディスプレイやスピーカ等の出力装置を通じてユーザ(車両の搭乗者)に提供するようにすれば、そのユーザに対して車線変更の負担が少ない快適な走行ルートを事前に案内することができる。
(3) また、 前記コスト設定手段は、自車両の車種に対応して前記車線変更用コストを設定することもできる。
その理由は、車線変更に伴うドライバの負担である車線変更用コストは、経験則上、上記各パラメータの変動に伴って変化するので、当該各パラメータの変動に対応したコスト設定が可能となるからである。
(5) また、区間速度に関しては、前記コスト設定手段において、車線変更が可能な区間の速度が当該車線変更に適した速度範囲内の場合には、前記車線変更用コストを小さく設定するようにすればよい。
(7) また、本発明の経路探索方法は、本発明の経路探索装置が行う探索方法であって、当該経路探索装置と同様の作用効果を奏する。
これに対して、車線変更が不可能な車線に対応するリンク(以下、「不可能リンク」ということがある。)については、そもそも車線変更ができないことから、車両が、その不可能リンクの下流の異なる車線に対応するリンクに向かう可能性がないので、このリンクに接続する必要がない。
かかる地図データベースによれば、不可能リンクがその下流の同一車線に対応するリンクにのみ接続されているので、不可能リンクをその下流の全リンクと接続する場合に比べて、リンクのネットワーク構造を簡素化できるという利点がある。
この場合、不可能リンクから第2のリンクに進入する車線変更用コストのコスト値を十分に大きい値に設定することにより、その第2のリンクに繋がる推奨経路が求まりにくくなるため、当該第2リンクへの車線変更を実質的に不可能にすることができる。
この場合、上記センターライン用コストは、双方向道路に対応するリンクほどリンクコストとしてのコスト値が大きくなっているので、当該地図データベースに設定されたリンクコストに基づいて、従前の経路探索ロジック(ダイクストラ法やポテンシャル法)による探索処理を実行すれば、車線変更の負担だけでなく、片側1車線の双方向道路における走行負担を軽減した推奨経路を探索することができる。
図1は、本発明の経路検索装置を有するナビゲーションシステムの全体構成を示す概略構成図であり、図2は、同システムの機能ブロック図である。
図1及び図2に示すように、本実施形態のナビゲーションシステム1は、サーバ装置2と、複数の車両3にそれぞれ搭載された車載装置4とから構成されている。
なお、本明細書において、「車両」とは、自動車、原動機付き自転車、軽車両及びトロリーバス等のことをいう。また、「車載装置」とは、車両に搭載されており、その搭乗者に対して目的地までの経路を案内するいわゆるナビゲーション装置のことをいう。
従って、本システム1によれば、通常のVICS(登録商標:Vehicle Information and Communication System)情報とともに、このVICS情報に含まれていないより詳細かつ動的な交通情報を、各会員の車両3に提供することができる。
各車両3の車両装置4は、搭乗者の携帯端末である携帯電話機8を介して、無線基地局7と双方向で通信可能であり、無線基地局7は上記インターネット網8に接続されている。このため、各車両3の車両装置4は、ほぼリアルタイムでサーバ装置2に対して情報を送受信可能となっている。
また、車載装置4は、入力デバイスで入力された所定の旅行条件に基づいて、旅行ルートを演算可能なルート演算装置(図示せず)を備えている。
なお、本実施形態の車載装置4は、ETC対応であり、有料道路の料金所等に設置されたETC路側処理装置と無線による路車間通信を行うことができる。
図2に示すように、サーバ装置2は、ワークステーション等よりなる処理コンピュータ11と、この処理コンピュータ11に接続された通信インターフェースよりなる第1及び第2通信部12,13と、各種データベース14〜16とから構成されている。
第1通信部12は、専用回線で交通情報センタ5に接続されている。また、第2通信部13は、インターネット網6を介して前記無線基地局7に接続され、この無線基地局7と車両3の搭乗者の携帯電話機8との間の無線通信を通じて、車載装置4との間で情報の送受信を行う。
各データベース14〜16のうち、会員データベース14には、当該システム1に参加する登録会員の識別情報が保存されている。
処理コンピュータ11は、会員データベース14に記録されている特定の登録会員から受信した入力情報(出発地点及び目的地点等)に基づいて、後述する経路探索処理を実行する。また、会員データベース14には、特定の登録会員が車両3の走行中に車線変更を行う場合の「車線変更用コスト」を特定するための、設定テーブルが記録されている。
また、図5(b)は、区間距離Lと渋滞度によって車線変更用コストを設定する場合の設定テーブルである。
図5において、「○」は車線変更が比較的容易でコストが小さいことを示し、「△」は車線変更が通常の困難度でありコストが中程度であることを示し、「×」は車線変更が困難でありコストが大きいことを示している。
これらの閾値と車両変更用コストの値は、ユーザの嗜好に応じて任意に設定可能であり、登録会員がサーバ装置2宛てにデータ送信することにより予め設定することができる。閾値の数値例としては、例えば、a=500m、b=50m、s=80km/h、t=10km/hに設定することができる。
一方、図5(b)に示すように、区間速度Vに関しては、その区間速度Vが車線変更に適した速度範囲内(図5(a)ではs≧V>tの範囲)の場合には、車線変更用コストが小さく設定される。その理由は、区間速度Vが大き過ぎる場合には、区間が渋滞していなくても車線変更がし難く、逆に、区間速度Vが小さ過ぎる場合には、区間が渋滞していて車線変更がし難いからである。
なお、図5に示すように、必ずしも2つのパラメータ(区間距離Lと区間速度V又は区間距離Lと渋滞度)の変動に基づいて2次元的に車線変更用コストを設定するだけでなく、区間距離L、区間速度V及び渋滞度のパラメータのうちの少なくとも1つに基づいて車両変更コストを設定することにしてもよい。
図6に示すように、自車両が軽自動車である場合には、小回りがきいて車線変更が比較的し易いと考えられるので、車両変更用コストが小(○)に設定されている。これに対して、普通乗用車の場合には、車両変更用コストが中程度(△)に設定されている。また、普通ワゴン車や大型車の場合には、後方の視界が悪いため車両変更用コストが大(×)に設定されている。
このコスト係数δは、片側1車線の双方向道路を走行する際の走行負担(困難度)を示す指標であり、例えば、センターライン無しの場合は「2」、センターライン有りの場合は「1」、中央分離帯有りの場合は「0」というように設定される。
なお、本明細書において、「センターライン有り」とは、片側1車線の双方向道路が道路センターに着色したセンターラインで区画されている場合のことをいい、「中央分離帯有り」とは、片側1車線の双方向道路が道路センターから突出する中央分離帯で区画されている場合のことをいう。また、「センターライン無し」とは、上記センターラインと中央分離帯がいずれも設けられていない場合のことをいう。
交通情報データベース15には、第1通信部12が受信した交通情報センタ5からのVICS情報が保存される。このVICS情報は、処理コンピュータ11がセンタ5からのVICS情報を抽出するごとに更新され、ほぼ最新の情報が保持される。
また、交通情報データベース15には、特定の登録会員から受信したリンク番号、リンク進入時刻、リンク退出時刻、リンク旅行時間等よりなる交通情報(プローブ情報)も保存される。
この料金情報17は、例えばNEXCOが公表している各IC間の通行料金テーブルよりなり、この通行料金テーブルは、深夜割引、通勤割引及び早朝夜間割等の割引制度ごとに定められた複数のテーブルよりなる。
地図データベース16には道路地図データが記録されており、この道路地図データには「交差点データ」と「リンクデータ」とが含まれている。
このうち、「交差点データ」は、交差点IDと交差点位置とを対応付けたデータである。また、「リンクデータ」は、特定リンクのリンクIDに対して、次の情報1)〜4)を対応付けたデータよりなる。
1) 特定リンクの始点・終点・補間点の位置
2) 特定リンクの始点に接続するリンクID
3) 特定リンクの終点に接続するリンクID
4) 特定リンクのリンクコスト
図4に示すように、本実施形態のリンクデータは、実際の道路形状及び車線状況に対応したネットワークを構成するため、複数車線の道路ついてその車線ごとにリンクを設定したネットワークデータとなっている。
なお、車線変更が不可能な区間には、法規制によって車線変更が禁止されている区間(黄色ラインの区間)と、道路面から突出した障害物によって物理的に車線変更できない区間との双方が含まれる。
すなわち、可能リンクL2については、車両3が、その可能リンクL2の下流の同一車線に対応するリンク(第1のリンク)だけでなく、その可能リンクL2の下流の異なる車線に対応するリンク(第2のリンク)にも向かう可能性があるので、これらの第1及び第2のリンクの双方に接続されている。
このように、本実施形態の地図データベース16によれば、不可能リンクL1がその下流の同一車線に対応するリンク(第1のリンク)にのみ接続されているので、不可能リンクL1をその下流の全リンクと接続する場合に比べてリンクのネットワーク構造が簡素化され、必要なデータ数を低減することができる。
更に、可能リンクL2については、必ずしも車線ごとにリンクを設定する必要はなく、複数車線の単一リンクとして設定することもできる。この場合には、単一リンクの可能リンクL2に対して「総車線数」を設定することにより、可能リンクL2と車線とを対応付けることができる。
(a) 可能リンクL2の総車線数
(b) 道路の幅員
(c) 平均速度
(d) 制限速度
(e) 渋滞状況
(f) 片側1車線の双方向道路のセンターライン及び中央分離帯の有無
また、地図データベース16には、地図上の各道路に対応するリンクが一般道路か有料道路かの道路種別も含まれている。
すなわち、リンクコストには、特定リンクの始点から終点までを走行するのに要するリンク通過時間と、その特定リンクの終点から次のリンクの始点までを走行するのに要する時間コスト、つまり、交差点通過に要する交差点通過時間とが含まれる。
なお、本実施形態の地図データベース16では、リンク旅行時間だけでなく、車線ごとのリンクL1,L2についての車線変更用コストや、センターラインのない双方向道路のリンクについてのセンターライン用コストも上記リンクコストに含めて設定されるが、その設定方法については後述する。
図2に示すように、処理コンピュータ11は、HDDやメモリ等よりなる記憶装置18と、この記憶装置18から各種のコンピュータプログラムを読み出して実行する演算装置19とを含んでいる。
すなわち、本実施形態の演算装置19は、上記経路探索ロジックを含むプログラムを実行することにより、出発地点から目的地点までのリンクコストの累計が最小となる経路(推奨経路)を探索する。
従って、最初に探索終了リンクに到達すれば、その時点で探索終了リンクに到達する最小コストの経路が決定される。リンクコストの小さいリンクから順に探索を行うので、真先に探索終了リンクに到達した経路がそのまま最小コストの経路となるからである。
従って、最初に探索終了リンクに到達しても、その時点では、他の経路を通って探索終了リンクに到達する可能性が残されているため、ネットワークにあるすべてのリンクを探索し終わった時点で初めて、探索終了リンクに到達する最小コストの経路が決定される。
以下、図3を参照しつつ、上記処理コンピュータ11による経路探索処理の内容を、より詳細に説明する。
図3は、本システム1を利用した経路探索処理のフローチャートである。
図3に示すように、まず、車両3の搭乗者が車載装置4に対して出発地点と目的地点の設定を行う(ステップS1)。この場合、出発地点の設定がない場合には、車両3の現在位置が出発地点となる。
サーバ装置2の処理コンピュータ11(具体的には、演算装置19)は、出発地点に最も近いリンク又はノードを探索開始リンクとし、目的地点に最も近いリンクを探索終了リンクとして、前記リンクデータの中から、探索開始リンクから探索終了リンクまでを含むネットワークデータを、地図データベース16から取得する(ステップS2)。
具体的には、処理コンピュータ11は、探索開始リンクから探索終了リンクに至るリンクを順次加算してリンクのツリーを構成して行き、探索終了リンクに至るツリーの中で次の式で定義されるリンクコストの累計が最も少ない経路をダイクストラ法又はポテンシャル法による経路探索ロジックにより求めて、推奨経路を特定する(ステップS4)。
+(b×リンクの距離)
+(c×道路種別)
+(d×通行料金)
+(e×交差点通過時間)
+(f×車線変更用コスト)
+(g×センターライン用コスト)
ただし、a〜gはルート計算種別及びユーザごとに設定可能な係数である。
図7は、地図データベース16における複数車線の区間に対応するリンクの接続構造の一例を示す接続図である。
図7において、実線のリンクは、車線変更が不能な「不可能リンクL1」であり、破線のリンクは、車線変更が可能な「可能リンクL2」である。また、n1〜n10はリンクL1,L2の接続点(ノード)を示している。
図7に示すリンクl1〜l13のうち、リンクl1,l2,l5,l6,l9,l10,l11,l12,l13は、車線変更できない不可能リンクL1であるから、これらのリンクの終点に接続するリンクは1つであり、リンクコストは1つしかない。
例えば、リンクl1については、リンクl1の終点(ノードn3)に接続するリンクはリンクl3のみなので、リンクコストは1つしかなく、リンクl3については、リンクl3の終点(ノードn5)に接続するリンクはリンクl5,l6の2つあるので、リンクコストが2つある。
そこで、処理コンピュータ11は、リンクl1,l2,l5,l6,l9,l10,l11,l12,l13については、車線変更できない不可能リンクL1であることから、車線変更用コストのコスト値Cとして「0」を設定し、このコスト値Cを地図データベース16に記録する。
従って、前記したリンクコストの合計式における、「リンク旅行時間」、「リンクの距離」、「道路種別」、「通行料金」、「交差点通過時間」及び「センターラインコスト」が、リンクl3,l4,l7,l8において同じであるとすると、リンクl3,l4において車線変更を行う場合のリンクコストが、リンクl7,l8において車線変更を行う場合のリンクコストよりも小さくなり、リンクl7で車線変更を行う経路が選択されず、リンクl3で車線変更を行う経路が選択されることになる。
一方、処理コンピュータ11は、リンクのツリーを構成していくに当たり、片側1車線の双方向道路の区間が含まれている場合には、この区間に含まれるリンクについて、次式に基づいて「センターライン用コスト」を求め、このコスト値をリンクコストに含めて地図データベース16に記録し、そのセンターライン用コストを含むリンクコストに基づいて経路探索処理を実行する。
センターライン用コスト=コスト係数δ×道路幅員×区間速度
また、道路幅員については、広い場合には「小」、狭い場合には「大」に設定され、区間速度については、これが速い場合には「大」、遅い場合には「小」に設定される。
車載装置4は、サーバ装置2から上記推奨経路を受信すると、ディスプレイやスピーカ等の出力装置を介して、推奨経路とこの経路に関連するルート内容を搭乗者に提供する(ステップS6)。
なお、この場合に、出力装置によって搭乗者に提供する推奨経路の情報としては、例えば次のものを含めることができる。
イ) 車線変更が必要な区間
ウ) 上記イ)の区間において車線変更をすべき位置
エ) センターラインなしの双方向道路の区間
オ) 有料道路を使用する場合にはその通行料金
そして、搭乗者が推奨経路を選択する場合には、車両3がその推奨経路に沿って走行し、目的地点に到着することになる(ステップS8)。
本実施形態のサーバ装置(経路探索装置)2によれば、複数車線の区間に含まれるリンクL1,L2に対して、車線変更を行うのに必要な車線変更用コストを設定し、設定された車線変更用コストをリンクコストに含めて推奨経路を探索するので、車線変更の負担を軽減した推奨経路を探索することができる。
このため、探索された推奨経路を、車載のディスプレイやスピーカ等の出力装置を通じてユーザ(車両の搭乗者)に提供することにより、そのユーザに対して車線変更の負担が少ない快適な走行ルートを事前に案内することができる。
図8は、地図データベース16における複数車線の区間に対応するリンクの接続構造の別例を示す接続図である。
図8の接続構造が図7の接続構造と異なる点は、車線変更の可能・不可能に拘わらず、ある車線に対応するリンクL1,L2から、このリンクL1,L2の下流にある全ての車線に対応するリンクL1,L2に対して、接続関係を設定している点にある。
不可能リンクL1であるその他のリンクl2,l5,l6,l9,l10、l11,l12,l13についても同様である。
すなわち、処理コンピュータ11は、リンクl3,l4,l7,l8については、車線変更を行わない方の車線変更用コスト(リンクl3の場合はリンクl5に接続するリンクコスト)のコスト値Cとして「0」を設定し、車線変更を行う方の車線変更用コスト(リンクl3の場合はリンクl6に接続するリンクコスト)のコスト値Cとして、前記設定テーブル(図5及び図6)に基づいて算出した非ゼロの値(リンクl3の場合はC=12)を設定し、これらのコスト値Cを地図データベース16に記録する。
今回開示した各実施形態は本発明の例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、上記実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲とその構成と均等な範囲でのすべての変更が含まれる。
この場合でも、上記デフォルト値に掛ける係数(前記したリンクコストの合計式における「車線変更用コスト」に掛ける係数f)の値を、経路探索の際に会員データベース14から取得し、その係数fを上記デフォルト値に掛けて算出したコスト値をリンクコストに含めるようにすれば、会員ごとに異なる車線変更用コストを含むリンクコストを設定することができる。
また、上記実施形態では処理コンピュータ11が経路探索を実行しているが、各車両3に搭載された車載装置4が独自に当該経路探索を行うことにしてもよい。すなわち、本発明の経路探索装置は、車載装置4の演算装置に組み込むことも可能である。
この場合、出発地点や目的地点の設定作業をWEBサイトの入力画面を通じてユーザが行うことにより、その地点情報をサーバ装置2に送信させることができる。
2 サーバ装置(経路探索装置)
3 車両
4 車載装置
5 交通情報センタ
6 イーサネット網
7 無線基地局
8 携帯電話機
11 処理コンピュータ(コスト設定手段、探索手段)
12 第1通信部
13 第2通信部
14 会員データベース
15 交通情報データベース
16 地図データベース
17 料金情報
18 記憶装置
19 演算装置
L1 不可能リンク
L2 可能リンク
Claims (11)
- 出発地点から目的地点までの推奨経路をリンクコストに基づいて探索する経路探索装置であって、
複数車線の区間に含まれるリンクに対して、その複数車線の区間において車線変更を行うのに必要な車線変更用コストを設定するコスト設定手段と、
設定された前記車線変更用コストを前記リンクコストに含めて前記推奨経路を探索する探索手段と、
を備えていることを特徴とする経路探索装置。 - 前記コスト設定手段は、車線変更が可能な区間の距離、その区間の速度、その区間の渋滞度のうちの少なくとも1つに基づいて、前記車線変更用コストを設定する請求項1に記載の経路探索装置。
- 前記コスト設定手段は、自車両の車種に対応して前記車線変更用コストを設定する請求項1又は2に記載の経路探索装置。
- 前記コスト設定手段は、車線変更が可能な区間の距離が長いほど前記車線変更用コストを小さく設定する請求項2に記載の経路探索装置。
- 前記コスト設定手段は、車線変更が可能な区間の速度が当該車線変更に適した速度範囲内の場合には、前記車線変更用コストを小さく設定する請求項2又は4に記載の経路探索装置。
- 出発地点から目的地点までの推奨経路をリンクコストに基づいて探索する探索処理を、コンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
複数車線の区間に含まれるリンクに対して、その複数車線の区間において車線変更を行うのに必要な車線変更用コストを設定するステップと、
設定された前記車線変更用コストを前記リンクコストに含めて前記推奨経路を探索するステップと、
を含むことを特徴とするコンピュータプログラム。 - 出発地点から目的地点までの推奨経路をリンクコストに基づいて探索する経路探索方法であって、
複数車線の区間に含まれるリンクに対して、その複数車線の区間において車線変更を行うのに必要な車線変更用コストを設定し、設定された前記車線変更用コストを前記リンクコストに含めて前記推奨経路を探索することを特徴とする経路探索方法。 - 出発地点から目的地点までの推奨経路をリンクコストに基づいて探索する経路探索処理に用いる地図データベースであって、
複数車線の道路についてその車線ごとに設定された複数のリンクと、
前記リンクとその終点に接続する前記リンクの組み合わせの数だけ前記リンクコストとしてのコスト値が設定され、その終点に接続する前記リンクへの移動が車線変更を伴う場合の前記コスト値が非ゼロ値になっている車線変更用コストと、
を含むことを特徴とする地図データベース。 - 車線変更が不可能な車線に対応する前記リンクが、当該リンクの下流の同一車線に対応する前記リンクにのみ接続されている請求項8に記載の地図データベース。
- 車線変更が不可能な車線に対応する前記リンクが、当該リンクの下流の同一車線に対応する第1のリンクと、当該リンクの下流の異なる車線に対応する1又は複数の第2のリンクとに接続されており、当該リンクから前記第2のリンクに進入する前記車線変更用コストのコスト値が十分に大きい値に設定されている請求項8に記載の地図データベース。
- センターラインがない双方向道路に対応する複数のリンクと、
前記双方向道路に対応するリンクほど前記リンクコストとしてのコスト値が大きくなるように設定されたセンターライン用コストと、を更に含む請求項8〜10のいずれか1項に記載の地図データベース。
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