JP2725900B2 - 経路探索方法 - Google Patents

経路探索方法

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JP2725900B2 JP9035491A JP9035491A JP2725900B2 JP 2725900 B2 JP2725900 B2 JP 2725900B2 JP 9035491 A JP9035491 A JP 9035491A JP 9035491 A JP9035491 A JP 9035491A JP 2725900 B2 JP2725900 B2 JP 2725900B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はナビゲ−ション装置の経
路探索方法に係わり、特に地図上の交差点を考慮して出
発地から目的地迄の最短経路を探索する経路探索方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】自動車用ナビゲーション装置は、大量の
地図データを記憶するCD−ROM等の大容量記憶装
置、ディスプレイ装置、自動車の現在地を測定する現在
地検出装置等を有し、自動車の現在地に応じた地図デー
タをCD−ROMから読み出し、該地図データに基づい
て地図をディスプレイ画面に描画すると共に、自動車位
置マ−ク(ロケ−ションカ−ソル)をディスプレイ画面
の一定位置(例えばディスプレイ画面の中心位置)に固
定表示し、自動車の移動に応じて地図をスクロ−ル表示
する。
【0003】CD−ROMに記憶されている地図は縮尺
レベルに応じて適当な大きさの経度幅、緯度幅の地域に
区切られており、道路等は経緯度で表現された頂点(ノ
−ド)の座標集合で示され、これらの描画は各ノ−ドを
順に直線で接続することにより行われる。尚、2以上の
ノ−ドを連結する部分は道路リンクと呼ばれる。
【0004】かかるナビゲ−ション装置には、出発地点
から目的地点まで最短距離となるように誘導経路を探索
して運転者を誘導する経路探索機能があり、実際の運転
に際して、誘導経路を他の道路と識別可能に表示し、あ
るいは自動車位置マ−クの前方に案内マ−クを表示して
運転者を該誘導経路に沿って目的地まで誘導するように
なっている。
【0005】出発地から目的地までの最短経路を求める
方法にはダイクストラ法と称せられる方法が提案されて
いる。このダイクストラ法は出発地と目的地を結ぶ直線
を半径とする領域、あるいは該領域より大きめの領域内
に存在する全交差点を考慮して出発地から目的地迄の最
短経路を探索するものである。図7はダイクストラ法の
概略説明図で、道路を直線、交差点を直線の交点として
グラフ化したものであり、各交差点間の距離は既知で、
STPは出発地(交差点)、DSPは目的地(交差点)
である。
【0006】ダイクストラ法においては、出発地STP
に隣接する1次交差点A1〜A4を求め、各1次交差点
A1〜A4に対応させて0次の交差点(出発地)及び出
発地からの距離を記憶する。ついで、各1次交差点A1
〜A4について2次交差点Bijを求め、各2次交差点に
対応させて1次交差点及び出発地からの距離を求める。
例えば、1次交差点A2については3つの2次交差点B
11,B12,B13が求まり、各2次交差点B11,B12,B
13に対応させて、 B11:1次交差点A2と出発地からの距離d11 B12:1次交差点A2と出発地からの距離d12 B13:1次交差点A2と出発地からの距離d13 ・・(a) を記憶する。又、1次交差点A3について3つの2次交
差点B21,B22,B23が求まり、各2次交差点B21,B
22,B23に対応させて、 B21:1次交差点A3と出発地からの距離d21 ・・(b) B22:1次交差点A3と出発地からの距離d22 B23:1次交差点A3と出発地からの距離d23 を記憶し、他の1次交差点A1,A4についても同様に
2次交差点を求めて所定のデータを記憶する。ところ
で、交差点B13とB21は同一の交差点である。このよう
に、デ−タを記憶すべき交差点が重複すると、出発地か
らの距離d13とd21の大小を比較し、小さい方のデータ
のみを記憶する。たとえば、d13>d21であれば、交差
点B13(=B21)のデータとして(b)のデータが最終的に
記憶される。
【0007】以後、同様に、各2次交差点について3次
交差点Cijを求め、各3次交差点に対応させて2次交差
点及び出発地からの距離を求めて記憶し、一般に各第i
次交差点について第(i+1)次交差点を求め、各第
(i+1)次交差点に対応させて第i次交差点と出発地
からの距離を求めて記憶してゆけば、最終的に目的地D
SPに到達する。
【0008】目的地DSPに到達すれば、該目的地(m
次の交差点とする)に対応させて記憶してある(m−
1)次の交差点、該(m−1)次の交差点に対応させて
記憶してある(m−2)次の交差点、・・・、2次の交
差点に対応させて記憶してある1次交差点、該1次交差
点に対応させて記憶してある0次の交差点(出発地)を
順次結んでなる経路が最短経路となる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ダイクストラ法によれ
ば、グラフ理論的に最短経路が求まるが、該最短経路は
道路上における自動車の向きに関係無く決定されてしま
う。このため、自動車の向きと反対方向の経路が検索さ
れると、どこかでUタ−ンしなければならず、細い道の
場合にはUタ−ンが面倒となり、しかも停車している道
路が一方通行、Uタ−ン禁止の場合にはUタ−ンができ
ず、不都合な問題がある。
【0010】また、Uタ−ンすべき場所が近くにない場
合は、Uタ−ンすべき場所まで相当の距離を走行しなけ
ればならない問題もある。
【0011】以上から、本発明の目的は、自動車の向き
を優先して経路探索することができる経路探索方法を提
供することである。本発明の別の目的は、自動車の向き
に重み付けし、最適の誘導経路を探索できる経路探索方
法を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題は、第1の本発
明によれば、出発地の道路上における自動車の向きを求
める手段、該道路上を自動車の向きに進んだ時の最初の
交差点を誘導経路に含める手段により達成される。
【0013】また、上記課題は第2の本発明によれば、
出発地の道路上における自動車の向きを求める手段、該
道路上を自動車の向きに進んだ時の最初の交差点を経由
した所定の交差点までの第1経路の距離と前記最初の交
差点を経由しない所定の交差点までの第2経路の距離の
大小を比較する手段、第1経路の距離が第2経路の距離
より大きく、その差が設定値以上の場合、第1経路を誘
導経路に含めず、設定値以下の場合には第2経路を誘導
経路に含めない手段により達成される。
【0014】
【作用】出発地が道路上に存在する場合、該道路上にお
ける自動車の向きを求め、該道路上を自動車の向きに進
んだ時の最初の交差点を誘導経路に含める。このように
すれば、Uタ−ンをする必要が無いため、Uタ−ンの面
倒さがなく、しかも道路が一方通行、Uタ−ン禁止であ
っても最適の経路探索ができる。
【0015】また、出発地が道路上に存在する場合、該
道路上における自動車の向きを求め、該道路上を出発地
から自動車の向きに進んだ時の最初の交差点を経由した
所定交差点までの第1経路の距離が前記最初の交差点を
経由しない所定交差点までの第2経路の距離より大き
く、その差が設定値以上の場合、第1経路を誘導経路に
含めず、設定値以下の場合、第2経路を誘導経路に含め
ないようにして経路探索する。このようにすれば、Uタ
−ンの面倒さとUタ−ンしない場合の走行距離を考慮し
た最適の経路探索ができる。
【0016】
【実施例】全体の構成 図1は本発明の実施例構成図であり、11は道路地図を
記憶するCD−ROM(地図データ記憶部)である。地
図データは、(1) ノ−ドテ−ブル、隣接ノ−ドリスト、
道路リスト、交差点構成ノ−ドリスト、交差点ネットリ
ストからなる道路レイヤと、(2) 地図上のオブジェクト
を表示するための背景レイヤと、(3) 市町村名や国道名
などを表示するための文字レイヤなどから構成されてい
る。
【0017】12は自動車の現在地に応じた地図や自動
車位置マ−ク、経路探索機能により探索された誘導経路
等を描画するディスプレイ装置(CRT)、13は走行
中の自動車の走行距離と方位に基づいて現在地を算出す
る現在地検出部である。現在地検出部13は、自動車の
進行方位を検出する方位センサ13aや走行距離を検出
する車速センサ(距離センサ)13b、方位や走行距離
に基づいて自動車の現在地(経度、緯度)を算出する位
置計算用CPU13cを有している。
【0018】14は地図検索キー、地図スクロ−ルキ
ー、経路探索モ−ドキー、セットキー、探索すべき経路
の種別(自動車の進行方向を考慮しない最短経路、自動
車の進行方向及び走行距離を考慮した最適経路)のいず
れを探索するか指定する経路指定キー14a等を備えた
操作部、15は地図表示制御装置であり、地図データに
基づき現在地周辺の地図画像を発生すると共に、自動車
位置マ−クや誘導経路画像を発生する。
【0019】地図表示制御装置 地図表示制御装置15において、15aは現在地データ
に基づき、現在地周辺で画面表示範囲より広い範囲の地
図データ(例えば9画面分の地図データ)をCD−RO
M11から読出し、該地図データに基づいてドットイメ
−ジの地図画像を発生する地図画像描画部である。
【0020】15bは誘導経路探索処理により得られた
出発地から目的地までの誘導経路データに基づいて誘導
経路画像を発生する誘導経路描画部、15cは地図画像
及び誘導経路画像を記憶するビデオRAMである。地図
画像描画部15aはディスプレイ画面の表示範囲がビデ
オRAM15cの画像範囲を越えないように、自動車の
走行に従って、随時、ビデオRAM15cを書き替え、
また誘導経路描画部15bも自動車の走行に応じて誘導
経路画像を発生してビデオRAM15cに記憶するよう
になっている。
【0021】15dは自動車現在地がディスプレイ画面
の中心に位置するようにビデオRAM15cから1画面
分の地図画像を読み出す読出制御部であり、読出し位置
は地図画像描画部15aから指示される。15eはディ
スプレイ画面の中心に自動車位置マ−クを表示するため
の自動車位置マ−ク発生部、15fは経路探索部であ
り、経路探索モード時に出発地と目的地が入力されると
地図データに含まれる道路レイヤ情報に基づいて、出発
地から目的地迄の最短経路を誘導経路として算出する。
15gは出発地から目的地迄の誘導経路を構成するノ−
ドを順次記憶する誘導経路記憶部である。
【0022】15hは合成部であり、ビデオRAM15
c、自動車位置マ−ク発生部15eからそれぞれ読出さ
れた地図画像及び誘導経路画像、自動車位置マ−ク画像
を合成してCRT12に出力して表示する。
【0023】道路レイヤ 地図データに含まれる道路レイヤは図2に示すデータ構
造を有している。このうち、道路リストRDLTは該当
道路リンクの属性情報を与えるもので、リンク上の全ノ
−ド数、リンクを構成する各ノ−ド、道路の種別(国
道、高速道路、幅員、その他の別)等のデータより構成
されている。交差点ノ−ド構成リストCRLTは地図上
の各交差点毎に、該交差点に連結するリンク上の交差点
に最も近いノ−ド(交差点構成ノ−ドという)の集合で
ある。ノ−ドテ−ブルNDTBは地図上の全ノ−ドのリ
ストであり、ノ−ド毎に位置情報(経度、緯度)、該ノ
−ドが交差点であるか否かの交差点識別フラグ、交差点
であれば交差点データを指し、交差点でなければ該ノ−
ドが属するリンクを指すポインタ、隣接ノ−ドを指すポ
インタ等で構成されている。隣接ノ−ドリストNNLは
ノ−ドが属する図葉番号、ユニットコ−ド、ノ−ドテ−
ブル上の自分のノ−ドを指すポインタ等で構成されてい
る。
【0024】交差点ネットリストCRNLは図3に示す
ように、交差点毎に (1) 該交差点が含まれる地図の図葉番号 (2) ユニットコ−ド (3) ユニットにおける交差点シ−ケンシャル番号 以上、交差点ID (4) 交差点構成ノ−ド数 (5) 各隣接交差点のシ−ケンシャル番号 (6) 各隣接交差点までの距離 (7) 各隣接交差点までの道路の属性(道路種別、幅員) 等を有し、経路探索処理において用いられる。尚、交差
点ネットリストCRNLは以上のように、予め道路レイ
ヤとしてCD−ROM11に記憶してもよいが、CD−
ROMに記憶しておかず、経路探索処理に際して、必要
な交差点のみについてソフト的に道路レイヤ情報(道路
リストRDLT、交差点ノ−ド構成リストCRLT、ノ
−ドテ−ブルNDTB、隣接ノ−ドリストNNL)を用
いて作成するようにしてもよい。
【0025】経路探索制御 以下、図4〜図5に示す流れ図に従って本発明の経路探
索制御を説明する。尚、交差点ネットリストCRNLは
予めCD−ROM11に記憶されているものとする。
【0026】経路探索に際して、操作部14上の経路探
索キーを用いて経路探索モ−ドにする。ついで、地図検
索キーを操作し、地図画像描画部15aにより出発地、
目的地それぞれについて所定の地図をディスプレイ画面
に表示し、しかる後、地図スクロ−ルキーを用いて自動
車位置マ−クを出発地、目的地に位置決めし、これら出
発地、目的地を設定する。
【0027】また、経路種別指定キー14aにより、自
動車の進行方向を考慮しない最短経路を探索するか(最
短探索という)、自動車の進行方向及び走行距離を考慮
した最適経路を探索するか(最適探索という)指定する
(ステップ101)。尚、図6(a)に自動車の向きを考
慮した最適探索による誘導経路(点線)IRTを示し、図
6(b)に自動車の向きを考慮しない最短探索による誘導
経路(点線)IRT′を示す。但し、STPは出発地、D
SPは目的地、矢印の向きが自動車の出発地における向
きである。
【0028】出発地STPと目的地DSP及び探索経路
の種別が設定されると、経路探索部15fは道路上の出
発地を仮想交差点とみなし、該仮想交差点に関する交差
点ネットリストを作成して記憶部15f-1に記憶する。ま
た、道路上における自動車の向きを、方位センサ13a
から出力される自動車の絶対方位と地図上の道路の方向
より求め(今までの走行軌跡をもとに求めても良い)、
自動車が向いている方向の最初の交差点(1次交差点)
に対応させて自動車方向フラグF(=”1”)を記憶
し、自動車が向いていない方向の最初の交差点(1次交
差点)に対応させて自動車方向フラグF(=”0”)を
記憶する(ステップ102)。
【0029】ついで、経路探索部15fは検索次数iを
0にし(0→i、ステップ103)、第i次交差点に隣
接する交差点が存在するか記憶部15f-1に記憶されてい
る交差点ネットリスト及びCD−ROM11の交差点ネ
ットリストCRNLを参照して調べる(ステップ10
4)。尚、0次交差点は出発地である。
【0030】交差点が存在すれば、、出発地から該隣接
交差点までの累計距離Dを計算する(ステップ10
5)。出発地から第i次交差点までの距離d1は後述す
るように、該第i次交差点に対応させて記憶部15f-1に
記憶してあり、また第i次交差点から隣接交差点までの
距離d2は交差点ネットリストCRNLに記憶してある
から、次式 d1+d2→D により出発地から当該隣接交差点までの累計距離Dが求
まる。
【0031】ついで、隣接交差点の検索次数が(i+
1)かチェックし(ステップ106)、(i+1)でな
ければ、当該隣接交差点に対応させて、以下のデータ (1) 現在着目している第i次交差点のシ−ケンシャル番
号、 (2) 出発地から当該隣接交差点までの累計距離、 (3) 当該隣接交差点の検索次数としての(i+1) (4) 自動車方向フラグF を記憶部15f-1に記憶し(ステップ107)、以後、ス
テップ104に戻り、現在着目している第i次交差点に
隣接する交差点が、なお残存するか調べて以降の処理を
繰り返す。
【0032】尚、1次交差点の自動車方向フラグはステ
ップ102において記憶部15f-1に記憶されており、2
次交差点の自動車フラグは着目している1次交差点の自
動車方向フラグと一致させ、一般に第(i+1)次交差
点の自動車フラグは第i次交差点の自動車フラグと一致
させる。
【0033】一方、ステップ106において、隣接交差
点の次数が(i+1)の場合には、換言すれば、該隣接
交差点が別の第i次交差点に隣接する交差点として参照
されていれば(ステップ107で既に上記(1)〜(3) の
データが記憶されていれば)、最短探索か最適探索かを
チェックする(ステップ108)。最短探索であれば、
隣接交差点に対応して記憶部15f-1に記憶してある出発
地からの累計距離D′を読出し、該距離D′とステップ
105で求めた距離Dの大小を比較する(ステップ10
9)。
【0034】D<D′であれば、(1) 当該隣接交差点に
対応して記憶部15f-1に記憶してある第i次交差点のシ
−ケンシャル番号を、現在着目している第i次交差点の
シ−ケンシャル番号で置き換えると共に、(2) 距離D′
をDで書き替え(D→D′)、(3) 更に、自動車フラグ
を現在着目している第i次交差点の自動車フラグに一致
させる(ステップ110)。
【0035】以後、ステップ104に戻り、着目してい
る第i次交差点に隣接する交差点が、なお残存するか調
べて以降の処理を繰り返す。又、D≧D′の場合には、
当該隣接交差点に対応して記憶してある内容を変更せず
ステップ104に戻る。
【0036】一方、ステップ108において、最適探索
であれば、隣接交差点に対応して記憶してある出発地か
らの累計距離D′とステップ106で求めた距離Dを用
いて比較値Dc′,Dcを算出する。すなわち、累計距離
D′については、当該隣接交差点の自動車方向フラグF
を参照し、F=1であれば(出発地より自動車の向きに
進んだ時の最初の交差点を経由している)、比較値D
c′を次式 Dc′=D′−S (Sは設定値で既知) (1) により求め、F=0であれば(出発地より自動車の向き
と逆方向の最初の交差点とを経由している)、Dc′=
D′とする。
【0037】また、距離Dについては、現在着目してい
る第i次交差点の自動車方向フラグFを参照し、F=1
であれば(出発地より自動車の向きに進んだ時の最初の
交差点を経由している)、比較値Dcを次式 Dc=D−S (2) により求め、F=0であれば(出発地より自動車の向き
と逆方向の最初の交差点とを経由している)、Dc=D
とする。以上により、自動車の向きと逆方向の経路に距
離Sのハンディが付けられたことになる。・・以上ステ
ップ111
【0038】ついで、Dc′とDc の大小を比較し(ス
テップ112)、Dc<Dc′の場合には、(1) 当該隣接
交差点に対応して記憶部15f-1に記憶してある第i次交
差点のシ−ケンシャル番号を、現在着目している第i次
交差点のシ−ケンシャル番号で置き換えると共に、(2)
距離D′をDで書き替え(D→D′)、(3) 更に、自動
車フラグを現在着目している第i次交差点の自動車フラ
グに一致させる(ステップ110)。
【0039】以後、ステップ104に戻り、着目してい
る第i次交差点に隣接する交差点が、なお残存するか調
べて以降の処理を繰り返す。又、Dc≧Dc′の場合に
は、当該隣接交差点に対応して記憶してある内容を変更
せずステップ104に戻る。
【0040】以上により、Uタ−ンの面倒さを距離Sと
等価とみなし、自動車の向きと逆方向の経路には該距離
Sのハンディを付けて、距離の大小を比較しているか
ら、自動車の向きを考慮した最適の経路探索ができるよ
うになる。
【0041】一方、ステップ104において、着目して
いる第i次交差点に隣接する交差点が存在しなくなれ
ば、別の第i次交差点が存在するか調べ(ステップ11
3)、存在すれば、該別の第i次交差点を新たな第i次
交差点として(ステップ114)、ステップ104以降
の処理を繰り返す。
【0042】ステップ113において、別の第i次交差
点が存在しなければ、目的地に到達したかチェックし、
換言すれば第(i+1)次の交差点に目的地が含まれて
いるかチェックし(ステップ115)、含まれていなけ
れば検索次数を1つ歩進し(i+1→i,ステップ11
6)、ステップ104以降の処理を繰り返す。
【0043】しかし、目的地に到達すれば、該目的地
(m次の交差点とする)に対応させて記憶してある(m
−1)次の交差点、該(m−1)次の交差点に対応させ
て記憶してある(m−2)次の交差点、・・・、2次の
交差点に対応させて記憶してある1次交差点、該1次交
差点に対応させて記憶してある0次の交差点(出発地)
を順次結んで最短あるいは最適経路を決定し(ステップ
117)、経路処理を終了する。
【0044】以上、、道路上を出発地STPから自動車
の向きに進んだ時の最初の交差点を経由した所定交差点
までの第1経路の距離が、最初の交差点を経由しない所
定交差点までの第2経路の距離より大きく、その差が距
離S以上の場合、第1経路を誘導経路に含めず、距離S
以下の場合、第2経路を誘導経路に含めないようにして
経路探索することができ、Uタ−ンの面倒さとUタ−ン
しない場合の走行距離を考慮した最適の経路探索ができ
る。
【0045】以上では、最適、最短経路を求める場合で
あるが、常に車の進行方向に最短経路を求めるように構
成することもできる。
【0046】以上では、交差点ネットリストがCD−R
OMに予め記憶されている場合であるが、CD−ROM
に記憶せず、経路探索範囲内の交差点について交差点ネ
ットリストCRNLを作成してRAMに記憶するように
構成することもできる。
【0047】
【発明の効果】以上本発明によれば、出発地が道路上に
存在する場合、該道路上における自動車の向きを求め、
該道路上を自動車の向きに進んだ時の最初の交差点を誘
導経路に含めるように構成したから、Uタ−ンをする必
要が無いため、Uタ−ンの面倒さがなく、しかも道路が
一方通行、Uタ−ン禁止であっても最適の経路探索がで
きる。
【0048】また、本発明によれば、出発地が道路上に
存在する場合、該道路上における自動車の向きを求め、
該道路上を自動車の向きに進んだ時の最初の交差点を経
由した所定交差点までの第1経路の距離が、前記最初の
交差点を経由しない所定交差点までの第2経路の距離よ
り大きく、その差が設定値以上の場合、第1経路は誘導
経路に含めないようにし、設定値以下の場合、第2経路
を誘導経路に含めないように構成したから、Uタ−ンの
面倒さとUタ−ンしない場合の走行距離を考慮した最適
の経路探索ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例構成図である。
【図2】道路レイヤ説明図である。
【図3】交差点ネットリスト説明図である。
【図4】経路探索処理の第1の流れ図である。
【図5】経路探索処理の第2の流れ図である。
【図6】本発明の経路探索の説明図である。
【図7】ダイクストラ法の説明図である。
【符号の説明】
11・・地図データ記憶部 12・・ディスプレイ装置(CRT) 13・・現在地検出部 15・・地図表示制御装置 15a・・地図画像描画部 15f・・経路探索部 15g・・誘導経路記憶部

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自動車位置に応じた地図を表示すると共
    に、地図上の交差点を考慮して出発地から目的地迄の誘
    導経路を探索し、ドライバを誘導するナビゲ−ション装
    置の経路探索方法において、出発地が存在する道路にお
    ける自動車の向きを求め、該道路上を自動車の向きに進
    んだ時の最初の交差点を誘導経路に含めることを特徴と
    する経路探索方法。
  2. 【請求項2】 自動車位置に応じた地図を表示すると共
    に、地図上の交差点を考慮して出発地から目的地迄の誘
    導経路を探索し、ドライバを誘導するナビゲ−ション装
    置の経路探索方法において、出発地が存在する道路にお
    ける自動車の向きを求め、該道路上を出発地から自動車
    の向きに進んだ時の最初の交差点を経由した所定の交差
    点までの第1経路の距離が、前記最初の交差点を経由し
    ない前記所定の交差点までの第2経路の距離より大き
    く、その差が設定値以上の場合には、第1の経路は誘導
    経路に含めず、設定値以下の場合には、第2経路は誘導
    経路に含めないことを特徴とする経路探索方法。
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