JP3171574B2 - 経路選出方法 - Google Patents
経路選出方法Info
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- JP3171574B2 JP3171574B2 JP5395198A JP5395198A JP3171574B2 JP 3171574 B2 JP3171574 B2 JP 3171574B2 JP 5395198 A JP5395198 A JP 5395198A JP 5395198 A JP5395198 A JP 5395198A JP 3171574 B2 JP3171574 B2 JP 3171574B2
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Description
びシステムに関し、より特定的には、地図データ上の任
意の2地点間の最適経路を選出する方法およびシステム
に関する。
テムは、車両の現在地を検出して表示すると共に、目的
地までの最適経路を自動的に探索し、当該最適経路に沿
って車両を、表示ガイダンスおよび/または音声ガイダ
ンスにより、目的地まで誘導案内してくれるシステムで
ある。このようなカーナビゲーションシステムにおい
て、誘導案内するための実用的な経路を、できるだけ早
く選出することが求められている。そのため、短時間で
経路を探索する方法が盛んに研究および提案されてい
る。
技術としては、例えば特開平4−301515号公報に
開示された階層別探索手法がある。この階層別探索手法
は、詳細度の異なる階層的な地図データを持ち、出発地
・目的地周辺は詳細な地図データで、中間経路はより粗
い地図データで探索を行う手法である。このような階層
別探索手法によれば、出発地と目的地との間が遠距離の
場合、中間経路を粗い地図データで探索できるため、全
経路を詳細な地図データで探索する場合に比べて、全体
としての探索時間を短縮化できる。
は、各階層の地図データは、それぞれ複数のブロックに
分割されて記録されている。これは、1回に読み込む地
図データの量を少なくし、地図データのアクセスのため
に要する時間を短縮化するためである。
のブロックに分割されている場合において、出発地と目
的地とがそれぞれ異なるブロックに属している場合、そ
れらの間で複数のブロックを連結して探索を行う必要が
ある。通常、地図データは、交差点を表すノードデータ
と、交差点同士を連結する道路を表すリンクデータとを
含んでいる。しかしながら、各ブロックにおいては、周
辺ブロックとの境界で、そこを横切る道路が途中で分断
されており、そのままでは隣接するブロック間で道路の
対応関係がとれなくなる。もし、隣接するブロック間で
道路の対応関係をとろうとすると、特開平2−5659
1号公報に示されるように、各ブロックにおいて 周辺
ブロックとの境界に、実際には存在しないが周辺ブロッ
クとの連結のためだけに使用する仮想ノードを別途設け
る必要がある。このような方法によれば、地図データの
作成が面倒で、しかもそのデータ量が多くなるため、経
路探索に時間が余計にかかるという問題点があった。
は、各ブロックについて、オーバラップ領域を設けるよ
うにしている。このオーバラップ領域は、任意のあるブ
ロックに着目した場合、当該ブロックからはみ出した領
域であり、当該ブロックを囲む周辺ブロックと重複して
いる領域である。そして、特開平4−301515号公
報では、当該ブロックとそのオーバラップ領域とを含む
所定領域を1区画として、地図データを記録するように
している。このような方法によれば、連結のためだけに
使用する仮想ノードを別途設けることなく、周辺ブロッ
クと道路の対応関係をとることができる。
4−301515号公報に開示の経路探索手法によれ
ば、同一階層内では、隣接ブロック間でスムーズに道路
の連結を行うことができるが、異なる階層のブロック間
で道路の連結を確実にできる保障がない。そのため、何
度も地図読込処理が行われ、探索時間が増加してしまう
という問題点があった。また、無理に地図読込処理の回
数を削減しようとすると、不自然な遠回り経路等が選出
され、選出された経路が必ずしも最短コスト経路でなく
なるという問題点があった。
に開示の経路探索手法(以下、従来の経路探索手法と称
す)において、遠回り経路が発生する例を示す図であ
る。図12において、従来の経路探索手法では、対象と
なるブロックに対して周辺の8ブロックをオーバラップ
領域とした計9枚の地図ブロックをまとめて1枚の地図
ユニットとしているものと仮定する。また、図12にお
いて、車両位置から目的地方面への最短コスト経路が点
線であるものとする。従来の経路探索手法に従い、本地
図ユニット1枚を読み込み、ユニット境界まで探索した
後、上位階層の探索を実施したとすると、ノードAが地
図ユニット内に含まれないため、上位階層への移行がで
きず、点線の経路は選出できない。結果として、コスト
的に最短ではないが、移行地点であるノードXが地図ユ
ニットに記録されている実線の経路が選出されてしまう
ことになる。
行う場合に、最短コスト経路を短時間でかつ正確に選出
することができる経路選出方法およびシステムを提供す
ることである。
発明は、階層化された地図データを用いて、任意の2地
点間の最適経路を選出するための方法であって、地図デ
ータ上で探索する2地点を設定するステップと、地図デ
ータに基づいて、設定された2地点間の最適経路を探索
するステップとを備え、最適経路を探索するステップ
は、探索範囲が広がるにつれて上位階層の地図データに
移行する処理を行い、各階層の地図は、予め複数の基本
ブロックに分割されており、各階層の地図データは、各
基本ブロック毎に準備された地図ユニットの集合として
記録されており、各地図ユニットは、中心となる1つの
基本ブロックと、周辺の他の基本ブロックと重複するオ
ーバラップ領域とを含み、オーバラップ領域の大きさお
よび形状は、中心となる1つの基本ブロックから当該オ
ーバラップ領域に向けて出ていく各道路について、当該
オーバラップ領域内で少なくとも1つの上位階層移行点
に到達するという最低範囲条件を満足するように設定さ
れていることを特徴とする。
図ユニットにおいて、基本ブロックから外に向かう各道
路について、少なくとも1つの上位階層移行点に到達す
るという最低範囲条件を満足するようにオーバラップ領
域の大きさおよび形状が設定されているので、基本ブロ
ック内に出発ノードおよび目的ノードが設定された場合
に、必ず上位移行地点を含む範囲の地図を読み込むこと
ができる。従って、出発地側および目的地側とも各階層
一回の地図読み込み処理を行なえば、経路探索を行うこ
とができるので、探索時間を短縮できる。
用いて、任意の2地点間の最適経路を選出するための方
法であって、地図データ上で探索する2地点を設定する
ステップと、地図データに基づいて、設定された2地点
間の最適経路を探索するステップとを備え、最適経路を
探索するステップは、探索範囲が広がるにつれて上位階
層の地図データに移行する処理を行い、各階層の地図
は、予め複数の基本ブロックに分割されており、各階層
の地図データは、各基本ブロック毎に準備された地図ユ
ニットの集合として記録されており、各地図ユニット
は、中心となる1つの基本ブロックと、周辺の他の基本
ブロックと重複するオーバラップ領域とを含み、オーバ
ラップ領域の大きさおよび形状は、その内部に所定数以
上の上位階層移行点を含むという最低範囲条件を満足す
るように設定されていることを特徴とする。
に所定数以上の上位階層移行点を含むようにオーバラッ
プ領域の大きさおよび形状が設定されるので、一回の地
図読み込み処理で読み込んだ地図ユニット内に必ず所定
定数以上の上位階層移行点を確保することができる。そ
の結果、上位階層への移行をスムーズに行うことがで
き、遠回り経路が発生しにくくなる。
バラップ領域が含むべき上位階層移行点の数は、中心と
なる1つの基本ブロックから当該オーバラップ領域に向
けて出ていく道路の本数に依存して決定される。
バラップ領域が含むべき上位階層移行点の数は、中心と
なる1つの基本ブロックから当該オーバラップ領域に向
けて出ていく道路の本数に一定倍率αを乗じた数であ
る。
倍率αは、1以上の値に選ばれる。
バラップ領域に含まれる上位階層移行点の数が、基本ブ
ロックから外に向かう道路の本数よりも多くなるので、
より一層上位階層への移行が確実に行え、遠回り経路を
発生しにくくすることができる。
用いて、任意の2地点間の最適経路を選出するための方
法であって、地図データ上で探索する2地点を設定する
ステップと、地図データに基づいて、設定された2地点
間の最適経路を探索するステップとを備え、最適経路を
探索するステップは、探索範囲が広がるにつれて上位階
層の地図データに移行する処理を行い、各階層の地図
は、予め複数の基本ブロックに分割されており、各階層
の地図データは、各基本ブロック毎に準備された地図ユ
ニットの集合として記録されており、各地図ユニット
は、中心となる1つの基本ブロックと、周辺の他の基本
ブロックと重複するオーバラップ領域とを含み、さらに
2つ以上の階層の対応する地図ユニット同士が、同時読
み出し可能なように1ユニット化されていることを特徴
とする。
以上の階層の対応する地図ユニット同士を同時読み出し
可能なように1ユニット化したので、一回の地図読み込
み処理で探索に必要な複数階層の地図データを読み込む
ことができ、地図読み込み時間を低減化することができ
る。
用いて、任意の2地点間の最適経路を選出するための方
法であって、地図データ上で探索する2地点を設定する
ステップと、地図データに基づいて、設定された2地点
間の最適経路を探索するステップとを備え、最適経路を
探索するステップは、探索範囲が広がるにつれて上位階
層の地図データに移行する処理を行い、各階層の地図
は、予め複数の基本ブロックに分割されており、各階層
の地図データは、各基本ブロック毎に準備された地図ユ
ニットの集合として記録されており、各地図ユニット
は、中心となる1つの基本ブロックと、周辺の他の基本
ブロックと重複するオーバラップ領域とを含み、上位階
層の地図データには、予め下位階層の地図データで行っ
た探索において利用された道路網が記述されていること
を特徴とする。
階層の地図データには、予め下位階層の地図データで行
った探索において利用された道路網が記述されているの
で、ある階層で道路が記録されていないため、不自然な
遠回り経路が選出されてしまう問題を解決することがで
き、最下位階層で探索した場合と同様の最短コスト経路
を選出することができる。
用いて、任意の2地点間の最適経路を選出するためのシ
ステムであって、地図データを格納する地図データ格納
部と、地図データ格納部に格納された地図データ上で探
索する2地点を設定する地点設定部と、地図データ格納
部に格納された地図データに基づいて、地点設定部によ
り設定された2地点間の最適経路を探索する経路探索部
とを備え、経路探索部は、探索範囲が広がるにつれて上
位階層の地図データに移行する処理を行い、各階層の地
図は、予め複数の基本ブロックに分割されており、各階
層の地図データは、各基本ブロック毎に準備された地図
ユニットの集合として地図データ格納部に記録されてお
り、各地図ユニットは、中心となる1つの基本ブロック
と、周辺の他の基本ブロックと重複するオーバラップ領
域とを含み、オーバラップ領域の大きさおよび形状は、
中心となる1つの基本ブロックから当該オーバラップ領
域に向けて出ていく各道路について、当該オーバラップ
領域内で少なくとも1つの上位階層移行点に到達すると
いう最低範囲条件を満足するように設定されていること
を特徴とする。
図ユニットにおいて、基本ブロックから外に向かう各道
路について、少なくとも1つの上位階層移行点に到達す
るという最低範囲条件を満足するようにオーバラップ領
域の大きさおよび形状が設定されているので、基本ブロ
ック内に出発ノードおよび目的ノードが設定された場合
に、必ず上位移行地点を含む範囲の地図を読み込むこと
ができる。従って、出発地側および目的地側とも各階層
一回の地図読み込み処理を行なえば、経路探索を行うこ
とができるので、探索時間を短縮できる。
用いて、任意の2地点間の最適経路を選出するためのシ
ステムであって、地図データを格納する地図データ格納
部と、地図データ格納部に格納された地図データ上で探
索する2地点を設定する地点設定部と、地図データ格納
部に格納された地図データに基づいて、地点設定部によ
り設定された2地点間の最適経路を探索する経路探索部
とを備え、経路探索部は、探索範囲が広がるにつれて上
位階層の地図データに移行する処理を行い、各階層の地
図は、予め複数の基本ブロックに分割されており、各階
層の地図データは、各基本ブロック毎に準備された地図
ユニットの集合として地図データ格納部に記録されてお
り、各地図ユニットは、中心となる1つの基本ブロック
と、周辺の他の基本ブロックと重複するオーバラップ領
域とを含み、オーバラップ領域の大きさおよび形状は、
その内部に所定数以上の上位階層移行点を含むという最
低範囲条件を満足するように設定されていることを特徴
とする。
に所定数以上の上位階層移行点を含むようにオーバラッ
プ領域の大きさおよび形状が設定されるので、一回の地
図読み込み処理で読み込んだ地図ユニット内に必ず所定
定数以上の上位階層移行点を確保することができる。そ
の結果、上位階層への移行をスムーズに行うことがで
き、遠回り経路が発生しにくくなる。
ーバラップ領域が含むべき上位階層移行点の数は、中心
となる1つの基本ブロックから当該オーバラップ領域に
向けて出ていく道路の本数に依存して決定される。
オーバラップ領域が含むべき上位階層移行点の数は、中
心となる1つの基本ブロックから当該オーバラップ領域
に向けて出ていく道路の本数に一定倍率αを乗じた数で
ある。
一定倍率αは、1以上の値に選ばれる。
ーバラップ領域に含まれる上位階層移行点の数が、基本
ブロックから外に向かう道路の本数よりも多くなるの
で、より一層上位階層への移行が確実に行え、遠回り経
路を発生しにくくすることができる。
を用いて、任意の2地点間の最適経路を選出するための
システムであって、地図データを格納する地図データ格
納部と、地図データ格納部に格納された地図データ上で
探索する2地点を設定する地点設定部と、地図データ格
納部に格納された地図データに基づいて、地点設定部に
より設定された2地点間の最適経路を探索する経路探索
部とを備え、経路探索部は、探索範囲が広がるにつれて
上位階層の地図データに移行する処理を行い、各階層の
地図は、予め複数の基本ブロックに分割されており、各
階層の地図データは、各基本ブロック毎に準備された地
図ユニットの集合として地図データ格納部に記録されて
おり、各地図ユニットは、中心となる1つの基本ブロッ
クと、周辺の他の基本ブロックと重複するオーバラップ
領域とを含み、さらに2つ以上の階層の対応する地図ユ
ニット同士が、同時読み出し可能なように1ユニット化
されていることを特徴とする。
つ以上の階層の対応する地図ユニット同士を同時読み出
し可能なように1ユニット化したので、一回の地図読み
込み処理で探索に必要な複数階層の地図データを読み込
むことができ、地図読み込み時間を低減化することがで
きる。
を用いて、任意の2地点間の最適経路を選出するための
システムであって、地図データを格納する地図データ格
納部と、地図データ格納部に格納された地図データ上で
探索する2地点を設定する地点設定部と、地図データ格
納部に格納された地図データに基づいて、地点設定部に
より設定された2地点間の最適経路を探索する経路探索
部とを備え、経路探索部は、探索範囲が広がるにつれて
上位階層の地図データに移行する処理を行い、各階層の
地図は、予め複数の基本ブロックに分割されており、各
階層の地図データは、各基本ブロック毎に準備された地
図ユニットの集合として地図データ格納部に記録されて
おり、各地図ユニットは、中心となる1つの基本ブロッ
クと、周辺の他の基本ブロックと重複するオーバラップ
領域とを含み、上位階層の地図データには、予め下位階
層の地図データで行った探索において利用された道路網
が記述されていることを特徴とする。
位階層の地図データには、予め下位階層の地図データで
行った探索において利用された道路網が記述されている
ので、ある階層で道路が記録されていないため、不自然
な遠回り経路が選出されてしまう問題を解決することが
でき、最下位階層で探索した場合と同様の最短コスト経
路を選出することができる。
ータを記録した記録媒体であって、地図データは、詳細
度の異なる複数階層の地図データによって構成されてお
り、各階層の地図は、予め複数の基本ブロックに分割さ
れており、各階層の地図データは、各基本ブロック毎に
準備された地図ユニットの集合として記録されており、
各地図ユニットは、中心となる1つの基本ブロックと、
周辺の他の基本ブロックと重複するオーバラップ領域と
を含み、オーバラップ領域の大きさおよび形状は、中心
となる1つの基本ブロックから当該オーバラップ領域に
向けて出ていく各道路について、当該オーバラップ領域
内で少なくとも1つの上位階層移行点に到達するという
最低範囲条件を満足するように設定されていることを特
徴とする。
ータを記録した記録媒体であって、地図データは、詳細
度の異なる複数階層の地図データによって構成されてお
り、各階層の地図は、予め複数の基本ブロックに分割さ
れており、各階層の地図データは、各基本ブロック毎に
準備された地図ユニットの集合として記録されており、
各地図ユニットは、中心となる1つの基本ブロックと、
周辺の他の基本ブロックと重複するオーバラップ領域と
を含み、オーバラップ領域の大きさおよび形状は、その
内部に所定数以上の上位階層移行点を含むという最低範
囲条件を満足するように設定されていることを特徴とす
る。
オーバラップ領域が含むべき上位階層移行点の数は、中
心となる1つの基本ブロックから当該オーバラップ領域
に向けて出ていく道路の本数に依存して決定される。
オーバラップ領域が含むべき上位階層移行点の数は、中
心となる1つの基本ブロックから当該オーバラップ領域
に向けて出ていく道路の本数に一定倍率αを乗じた数で
ある。
一定倍率αは、1以上の値に選ばれる。
ータを記録した記録媒体であって、地図データは、詳細
度の異なる複数階層の地図データによって構成されてお
り、各階層の地図は、予め複数の基本ブロックに分割さ
れており、各階層の地図データは、各基本ブロック毎に
準備された地図ユニットの集合として記録されており、
各地図ユニットは、中心となる1つの基本ブロックと、
周辺の他の基本ブロックと重複するオーバラップ領域と
を含み、さらに2つ以上の階層の対応する地図ユニット
同士が、同時読み出し可能なように1ユニット化されて
いることを特徴とする。
ータを記録した記録媒体であって、地図データは、詳細
度の異なる複数階層の地図データによって構成されてお
り、各階層の地図は、予め複数の基本ブロックに分割さ
れており、各階層の地図データは、各基本ブロック毎に
準備された地図ユニットの集合として記録されており、
各地図ユニットは、中心となる1つの基本ブロックと、
周辺の他の基本ブロックと重複するオーバラップ領域と
を含み、上位階層の地図データには、予め下位階層の地
図データで行った探索において利用された道路網が記述
されていることを特徴とする。
るカーナビゲーションシステムの構成を示すブロック図
である。図1において、本実施形態のカーナビゲーショ
ンシステムは、入力装置101と、ロケータ102と、
記録装置103と、通信装置104と、ナビゲーション
装置105と、出力装置106とを備えている。
ラ、タッチセンサ、キーボード、マウス等により、ナビ
ゲーションシステムの機能選択(処理項目変更、地図切
り替え・階層変更等)や地点設定、探索モード選択等を
行う。ロケータ102は、GPS、車速センサ、角速度
センサ、絶対方位センサ等を含み、車両の現在位置を計
算するための各種情報を収集する。記録装置103は、
光ディスク(CD、DVD等)、ハードディスク、大容
量メモリ等で構成され、交差点や道路の接続状況や座標
・形状・属性・規制情報など、道路ネットワークに関す
る情報を記憶している。通信装置104は、FM多重通
信装置/光・電波ビーコン装置等の各種無線通信装置か
らなり、交通情報や地図情報等、各種情報の送受信を行
う。ナビゲーション装置105は、通常、CPUやメモ
リ(プログラムメモリ、ワーキングメモリ)等を含み、
車両の現在位置検出や経路探索/誘導、各種情報(地図
情報、交通情報、周辺情報等)の検索や提供などを行
う。出力装置106は、表示装置(液晶ディスプレイ、
CRTディスプレイ等)やスピーカ等を含み、各種情報
や誘導経路の画像表示や音声案内を行う。
データについて説明する。図2は、地図データの一構成
例を示す図である。通常、地図データは大きく分けて2
つの構成要素からなる。第1の構成要素は、交差点に関
する情報であるノードデータである。第2の構成要素
は、交差点をつなぐ道路の情報であるリンクデータであ
る。本実施形態では、上記2つの構成要素が、階層別に
記録されている。図3は、階層別地図データの説明図で
ある。図3では、地図データが階層1〜4までの4段階
の階層に分けられており、階層1が最下位階層であり、
階層4が最上位階層となっている。なお、各階層の地図
データは、それぞれ複数の基本ブロックに分割されてい
る。ある1つの階層の地図データは、分割された基本ブ
ロック毎の地図ユニットの集合として記録される。各地
図ユニットは、1つの基本ブロックのデータと、当該基
本ブロックの周辺の基本ブロックと重複するオーバラッ
プ領域のデータとを含んでいる。本実施形態では、所定
の条件の下にこのオーバラップ領域を設定するようにし
ている。この条件については後述する。
ンシステムについて、以下にその動作を説明する。カー
ナビゲーションシステムの機能としては、経路選出/誘
導機能、現在位置表示機能、情報検索/提供機能等があ
るが、ここでは本発明にとって興味ある経路選出/誘導
機能について述べる。
出発地および目的地の設定を行う。すなわち、ユーザ
は、入力装置101を操作することにより、出力装置1
06に表示された地図の画像をスクロールさせ、希望す
る地点を出発地および目的地として入力する。なお、ロ
ケータ102を用いて検出した車両の現在位置を出発地
として使用してもよい。
のようにして設定された出発地や目的地の位置に基づ
き、記録装置103に記憶された最下位階層の地図上の
一番近いノードまたは一番近いリンクに接続するノード
を出発ノードおよび目的ノードとして採用する。さら
に、ナビゲーション装置105は、周知のダイクストラ
法などを用いて最短コスト経路を計算し、求められた経
路をリンク列またはノード列または座標列に変換し、誘
導経路とする。ただし、ナビゲーション装置105は、
出発ノードと目的ノードを探索開始点として、最下位階
層から最短コスト経路を計算し、階層毎に予め決められ
た範囲まで探索を広げても、経路が求まらなかった場合
には、より広範囲にわたり、主要な道路のみが記録され
た、上位階層の地図データを利用して最短コスト経路を
計算する処理を繰り返す。なお、この時、通信装置10
4で得られた交通情報によりリンクコストを変更する等
の手法を用いて、選出する経路を変更するようにしても
よい。ナビゲーション装置105は、このようにして選
出された探索結果に基づいて誘導経路を設定し、ロケー
タ102で検出された位置情報から車両の現在位置を算
出して誘導経路上を目的地まで案内する。
ン装置105からの指示を受け、音声や表示により誘導
情報をユーザに提示する。
05の一構成例を示す機能ブロック図である。図4にお
いて、このナビゲーション装置105は、位置検出部2
01と、情報検索・提供部202と、経路選出部203
と、誘導部204とを備えている。
出した位置情報を基に、記録装置103に記録された地
図データの道路網に対しマップマッチングを行ったり、
入力装置101から入力された車両位置修正情報を用い
て、車両の現在位置を特定する。情報検索・提供部20
2は、位置検出部201で検出された現在地に基づい
て、記録装置103に記録された地図データを出力装置
106に表示したり、入力装置101で入力されたユー
ザの要求に従い、地図の表示範囲や詳細度を変更した
り、通信装置104で得られた交通情報を表示する等の
各種情報の検索や提供を行う。経路選出部203は、必
要となる範囲の地図データを記録装置103から読み込
み、位置検出部201で検出された車両の現在位置や入
力装置101で入力された地点情報に基づいて出発地や
目的地を決定し、交差点通行規制や一方通行規制を考慮
して出発地から目的地間の最小コスト経路を選出する。
さらに、誘導部204は、経路選出部203で選出した
誘導経路に基づいて、記録装置103から取得した地図
データと位置検出部201で検出した車両の現在位置と
から、どちらの方向に進むべきか目的地までの誘導を行
う。さらに、以降では、経路選出処理を行う経路選出部
203に関して詳述する。
構成例を示す機能ブロック図である。図5において、こ
の経路選出部203は、地図格納部301と、地点設定
部302と、経路探索部303と、探索結果データ格納
部304とを備えている。
に必要な範囲の地図データを、記録装置103から読み
込んで格納する。地点設定部302は、位置検出部20
1で検出された車両の現在位置を出発地に、入力装置1
01で入力した地点を目的地にして、各々に対応する地
図上の出発ノードおよび目的ノードを設定する。経路探
索部303は、公知のダイクストラ法等を用いて、最下
位階層から順に地点設定部302で設定した出発ノード
および目的ノードを探索開始点として探索処理を行い、
出発ノードから目的ノードまでの最小コスト経路を求め
る。探索結果データ格納部304は、探索時の中間デー
タや経路情報を記録する。
について、フローチャートに従って以下にその動作を詳
述する。図6は、経路選出部203における地点設定部
302(図5参照)の動作を示すフローチャートであ
る。
地点設定部302は、記録装置103から出発地(例え
ば、位置検出部201で検出された車両の現在位置)周
辺の最下位階層の地図データを読み込んで地図格納部3
01に格納し、出発地に一番近いノードを出発ノードと
し、到達コスト(例えば、0)を設定する。次に、ステ
ップS602において、地点設定部302は、記録装置
103から目的地(例えば、入力装置101によりユー
ザが入力した地点)周辺の最下位階層の地図データを読
み込んで地図格納部301に格納し、目的地に一番近い
ノードを目的ノードとし、到達コスト(例えば、0)を
設定する。
を求める経路探索処理を実行する。図7は、経路選出部
203における経路探索部303(図5参照)の経路探
索処理の動作を示すフローチャートである。
経路探索部303は、出発ノードを出発地側候補状態と
し、目的ノードを目的地側候補状態とし、それぞれを探
索結果データ格納部304に格納する。次に、経路探索
部303は、最初の探索階層として、最下位階層を設定
する(ステップS702)。
状態ノードを起点として公知のダイクストラ法を用い
て、中間データを探索結果データ格納部304に記憶さ
せながら、一定エリア内の出発地側探索処理を行う(ス
テップS703)。次に、経路探索部303は、ステッ
プS703における一定エリア内の探索処理中に、目的
地側候補状態ノードへの最短コスト経路が確定したか否
かを判断する(ステップS704)。目的地側候補状態
ノードへの最短コスト経路が確定した場合、経路探索部
303は、経路が求められたものとして出発地側探索処
理を終了してステップS711に進み、探索結果データ
格納部304に記憶された探索結果から経路を構成す
る。一方、目的地側候補状態ノードへの最短コスト経路
が確定していない場合、経路探索部303は、ステップ
S705の処理を実行する。
部303は、目的地側候補状態ノードを起点として公知
のダイクストラ法を用いて、中間データを探索結果デー
タ格納部304に記憶させながら、一定エリア内の目的
地側探索処理を行う。次に、経路探索部303は、ステ
ップS705における一定エリア内の探索処理中に、出
発地側候補状態ノードへの最短コスト経路が確定したか
否かを判断する(ステップS706)。出発地側候補状
態ノードへの最短コスト経路が確定した場合、経路探索
部303は、経路が求められたものとして目的地側探索
処理を終了してステップS711に進み、探索結果デー
タ格納部304に記憶された探索結果から経路を構成す
る。一方、出発地側候補状態ノードへの最短コスト経路
が確定していない場合、経路探索部303は、ステップ
S707の処理を実行する。
部303は、探索階層が最上位階層であるか否かを判断
する。このとき、探索階層が最上位階層であれば、経路
探索部303は、探索失敗と判断し(ステップS71
0)、経路探索処理を終了する。一方、探索階層が最上
位階層でなければ、経路探索部303は、出発地側探索
エリアの外周に位置する上位階層に記録された探索済み
ノード(以降、出発地側上位移行ノードと呼ぶ)を出発
地側候補状態に、目的地側探索エリアの外周に位置する
上位階層に記録された探索済みノード(以降、目的地側
上位移行ノードと呼ぶ)を目的地側候補状態にする(ス
テップS708)。次に、経路探索部303は、探索階
層を一つ上の階層に移行し(ステップS709)、ステ
ップS703の処理に戻る。以降、経路が求められるま
で、経路探索部303は、ステップS703〜S709
の処理を繰り返す。
同様な経路探索手法を用いて、短時間で最短コスト経路
を選出するために、記録装置103(図1参照)には、
以下に説明するような構成の地図データが記録される。
以降、地図データの構成例について説明する。
最低範囲条件の設定 図8は、本実施形態のカーナビゲーションシステムで用
いる地図データの第1の構成例を示している。本構成例
では、前述したように、各階層の地図が複数の基本ブロ
ック(図8の矩形エリア)に分割されている。1階層分
の地図データは、分割された複数のブロック毎に準備さ
れた地図ユニットの集合として記録される。各地図ユニ
ットは、1つの基本ブロック(図8の網掛け部分)と、
その周辺の他の基本ブロックと重複するオーバラップ領
域(図8の網掛け部分と点線部分との間の領域)とを含
む。本構成例は、従来技術(図12参照)のように無条
件に基本ブロックの周辺にオーバーラップ領域を設ける
のではなく、以下の最低範囲条件を満たした領域をオー
バーラップ領域として設定することを特徴とする。
範囲条件は、基本ブロック(図8の網掛け部分)からそ
のオーバラップ領域に向けて出ていく各道路について、
オーバラップ領域内で少なくとも1つの上位階層移行点
(一つ上の階層へ移行可能な地点)に到達することであ
る。すなわち、本構成例におけるオーバラップ領域は、
基本ブロック毎に個別に設定され、その大きさおよび形
状が基本ブロック毎に異なっている。
(図8の点線で囲まれた部分)で構成される地図データ
を用いることにより、基本ブロック内に出発ノードまた
は目的ノードが設定された場合に、必ず上位移行地点を
含む範囲の地図を読み込むことができる。従って、出発
地側および目的地側とも各階層一回の地図読み込み処理
を行なえば、道路の接続関係を損なわずに確実に上位階
層に移行することができる。
品質保証条件の設定 図9は、本実施形態のカーナビゲーションシステムで用
いる地図データの第2の構成例を示している。本構成例
は、前述した第1の構成例と同様に、以下の最低範囲条
件を満たした領域をオーバーラップ領域として設定する
ことを特徴とする。
範囲条件は、基本ブロック(図9の網掛け部分)内の各
ノードから探索を行ったときに、オーバラップ領域が上
位階層移行点を所定数以上含むことである。ここで、当
該所定数は、例えば、基本ブロックから出る道路の本数
に依存して決定される。一例としては、当該道路本数に
一定倍率αを乗じた数が所定数とされる。この場合、一
定倍率αは、好ましくは、α≧1に選ばれる。このよう
に、上記所定数が基本ブロックから出る道路の本数に依
存して決定される場合、当該所定数は、各地図ユニット
毎に異なった値となる。これに対し、当該所定数を基本
ブロックから出る道路の本数に依存せずに決定すること
もできる。この場合、各地図ユニットについて当該所定
数を一定にしても良い。
(図9の点線で囲まれた部分)で構成される地図データ
を用いることにより、一回の地図読み込み処理で読み込
んだ地図ユニット内に必ず所定数以上の上位階層移行点
を確保することができる。そして、上記一定倍率αをα
≧1に設定した場合、図9に示すように、第1の構成例
におけるオーバラップ領域(図8参照)には存在しない
上位階層移行点A,Bをオーバラップ領域内に含ませる
ことができるので、より一層上位階層への移行がスムー
ズに行え、遠回り経路を発生しにくくすることができ
る。
用いる地図データの第3の構成例を示している。本構成
例は、前述した第1の構成例と同様に、周辺の他の基本
ブロックと重複するオーバーラップ領域を持つ地図ユニ
ットを用いる。本構成例では、さらに、複数階層の対応
する地図ユニットをまとめて1ユニット化する。図10
では、階層1から階層4迄の範囲をまとめて1ユニット
化している。ここで、上位の階層の地図ユニットは、下
位の階層の地図ユニットを全て包含する広さになってい
る。また、1ユニット化された地図データにおいては、
下位階層から上位階層に確実に階層移行ができるよう
に、各階層の地図ユニットのオーバラップ領域の広さお
よび形状が設定される。従って、本構成例の地図データ
におけるオーバラップ領域は、第1または第2の構成例
と同様の最低範囲条件を満たすことが好ましい。
地図データは、記録装置103の連続する記録領域に格
納される。これによって、読み出し時におけるピックア
ップの移動距離が短くなるため、地図データの読み出し
時間が短くなる。これに対し、従来は、各階層の地図デ
ータが記録装置103上で離散した位置に記録されてい
るため、ピックアップの移動距離が長くなり、地図デー
タの読み出し時間が長くなる。
囲まれる部分)で構成される地図データを用いることに
より、一回の地図読み込み処理で出発地側探索に必要な
複数階層の地図データを読み込むことができ、地図読み
込み時間を低減することができる。
タを1ユニット化していたが、一部の階層(2以上の階
層)の地図データを1ユニット化しても良い。また、出
発地と目的地との間の距離に応じて、探索に必要と思わ
れる階層の地図データだけを抜き出して読み込むように
しても良い。例えば、出発地と目的地との間の距離が短
距離の場合は、最下位階層の地図データのみを読み込
み、当該距離が長くなるにつれて、読み込む階層の数を
増やすようにすればよい。これによって、出発地と目的
地との間の距離が短距離の場合に一回に読み込む地図デ
ータのデータ量がむやみに増加することを防止すること
ができる。
路網を構成 図11は、本実施形態のカーナビゲーションシステムで
用いる第4の構成例の地図データの構成手法を説明する
ための図である。図11に示すように、本構成例では、
予め下位階層における任意の地点間で探索を行う。そし
て、この探索において利用された道路網を、上位階層の
道路網としても記録する。例えば、下位階層には全ての
道路が、上位階層には幹線道路(国道等)のみが記録さ
れている場合を考えてみる。この場合、下位階層で行っ
た探索の結果、非幹線道路(幹線道路以外の道路であ
り、県道、市道等)が利用されていると、当該非幹線道
路が上位階層にも記録される。なお、下位階層で行った
探索の結果、利用されなかった幹線道路については、上
位階層の記録データから除外するようにしてもよい。
により、ある階層で道路が記録されていないため、不自
然な遠回り経路が選出されてしまう問題を解決すること
ができ、最下位階層で探索した場合と同様の最短コスト
経路を選出することができる。
は、下位階層の各地図ユニットの中心地点を選択しても
よいし、各地図ユニットの境界地点から複数点を選出し
てもよい。また、階層が上位になるに従い、各任意地点
間の距離を長くするようにしてもよい。また、選出され
た各任意地点間の経路の始点・終点周辺の部分は、上位
階層に反映する道路網に含めないようにしてもよい。
ェアとして構成しても、マイクロコンピュータのマルチ
タスクなどのプログラムとして構成しても良い。また、
ロケータ102は、車両の位置情報が検出できる構成で
あればどのような構成でも良い。また、入力装置101
は、出力装置106に表示された地図の画像をスクロー
ルさせることで位置を指定するようにしているが、予め
記憶した緯度経度を選択する方法で位置を指定しても良
い。また、地点設定部302は、出発地をユーザ入力位
置としても良い。さらに、出発地・目的地にそれぞれ一
番近いノードを出発ノードまたは目的ノードとしている
が、一番近いリンク上の点にしても良いし、複数の地点
を設定するようにしても良い。また、探索手法として、
ここではダイクストラ法を例に挙げたが、リンク毎のコ
スト情報を基に2地点間の最短コスト経路を求める方法
であれば、どのような方法を用いても良い。また、出力
装置106において、表示や音声により誘導を行うこと
としたが、例えば自動操縦部を付加し、選出した経路を
自動車の操縦系に与えるようにしても良い。
し、これをフロッピーディスク等の記録媒体に記録して
移送することにより、独立した他のコンピュータ・シス
テムで容易に実施することができる。この場合、記録媒
体は、フロッピーディスクに限られず、光ディスク、I
Cカード、ROMカセット等、プログラムを記録できる
ものであれば、同様に実施することができる。
システムの構成を示すブロック図である。
の一構成例を示す図である。
例を示す機能ブロック図である。
機能ブロック図である。
ローチャートである。
動作を示すフローチャートである。
いる地図データの第1の構成例を示す図である。
いる地図データの第2の構成例を示す図である。
用いる地図データの第3の構成例を示す図である。
用いる第4の構成例の地図データの構成手法を説明する
ための図である。
別経路探索手法において、遠回り経路が発生する例を示
す図である。
Claims (21)
- 【請求項1】 階層化された地図データを用いて、任意
の2地点間の最適経路を選出するための方法であって、 前記地図データ上で探索する2地点を設定するステップ
と、 前記地図データに基づいて、前記設定された2地点間の
最適経路を探索するステップとを備え、 前記最適経路を探索するステップは、探索範囲が広がる
につれて上位階層の地図データに移行する処理を行い、 各階層の地図は、予め複数の基本ブロックに分割されて
おり、各階層の地図データは、各基本ブロック毎に準備
された地図ユニットの集合として記録されており、 各前記地図ユニットは、中心となる1つの基本ブロック
と、周辺の他の基本ブロックと重複するオーバラップ領
域とを含み、 前記オーバラップ領域の大きさおよび形状は、中心とな
る1つの基本ブロックから当該オーバラップ領域に向け
て出ていく各道路について、当該オーバラップ領域内で
少なくとも1つの上位階層移行点に到達するという最低
範囲条件を満足するように設定されていることを特徴と
する、経路選出方法。 - 【請求項2】 階層化された地図データを用いて、任意
の2地点間の最適経路を選出するための方法であって、 前記地図データ上で探索する2地点を設定するステップ
と、 前記地図データに基づいて、前記設定された2地点間の
最適経路を探索するステップとを備え、 前記最適経路を探索するステップは、探索範囲が広がる
につれて上位階層の地図データに移行する処理を行い、 各階層の地図は、予め複数の基本ブロックに分割されて
おり、各階層の地図データは、各基本ブロック毎に準備
された地図ユニットの集合として記録されており、 各前記地図ユニットは、中心となる1つの基本ブロック
と、周辺の他の基本ブロックと重複するオーバラップ領
域とを含み、 前記オーバラップ領域の大きさおよび形状は、その内部
に所定数以上の上位階層移行点を含むという最低範囲条
件を満足するように設定されていることを特徴とする、
経路選出方法。 - 【請求項3】 前記オーバラップ領域が含むべき上位階
層移行点の数は、中心となる1つの基本ブロックから当
該オーバラップ領域に向けて出ていく道路の本数に依存
して決定される、請求項2に記載の経路選出方法。 - 【請求項4】 前記オーバラップ領域が含むべき上位階
層移行点の数は、中心となる1つの基本ブロックから当
該オーバラップ領域に向けて出ていく道路の本数に一定
倍率αを乗じた数である、請求項3に記載の経路選出方
法。 - 【請求項5】 前記一定倍率αは、1以上の値に選ばれ
る、請求項4に記載の経路選出方法。 - 【請求項6】 階層化された地図データを用いて、任意
の2地点間の最適経路を選出するための方法であって、 前記地図データ上で探索する2地点を設定するステップ
と、 前記地図データに基づいて、前記設定された2地点間の
最適経路を探索するステップとを備え、 前記最適経路を探索するステップは、探索範囲が広がる
につれて上位階層の地図データに移行する処理を行い、 各階層の地図は、予め複数の基本ブロックに分割されて
おり、各階層の地図データは、各基本ブロック毎に準備
された地図ユニットの集合として記録されており、 各前記地図ユニットは、中心となる1つの基本ブロック
と、周辺の他の基本ブロックと重複するオーバラップ領
域とを含み、さらに2つ以上の階層の対応する地図ユニ
ット同士が、同時読み出し可能なように1ユニット化さ
れていることを特徴とする、経路選出方法。 - 【請求項7】 階層化された地図データを用いて、任意
の2地点間の最適経路を選出するための方法であって、 前記地図データ上で探索する2地点を設定するステップ
と、 前記地図データに基づいて、前記設定された2地点間の
最適経路を探索するステップとを備え、 前記最適経路を探索するステップは、探索範囲が広がる
につれて上位階層の地図データに移行する処理を行い、 各階層の地図は、予め複数の基本ブロックに分割されて
おり、各階層の地図データは、各基本ブロック毎に準備
された地図ユニットの集合として記録されており、 各前記地図ユニットは、中心となる1つの基本ブロック
と、周辺の他の基本ブロックと重複するオーバラップ領
域とを含み、 上位階層の地図データには、予め下位階層の地図データ
で行った探索において利用された道路網が記述されてい
ることを特徴とする、経路選出方法。 - 【請求項8】 階層化された地図データを用いて、任意
の2地点間の最適経路を選出するためのシステムであっ
て、 前記地図データを格納する地図データ格納部と、 前記地図データ格納部に格納された地図データ上で探索
する2地点を設定する地点設定部と、 前記地図データ格納部に格納された地図データに基づい
て、前記地点設定部により設定された2地点間の最適経
路を探索する経路探索部とを備え、 前記経路探索部は、探索範囲が広がるにつれて上位階層
の地図データに移行する処理を行い、 各階層の地図は、予め複数の基本ブロックに分割されて
おり、各階層の地図データは、各基本ブロック毎に準備
された地図ユニットの集合として前記地図データ格納部
に記録されており、 各前記地図ユニットは、中心となる1つの基本ブロック
と、周辺の他の基本ブロックと重複するオーバラップ領
域とを含み、 前記オーバラップ領域の大きさおよび形状は、中心とな
る1つの基本ブロックから当該オーバラップ領域に向け
て出ていく各道路について、当該オーバラップ領域内で
少なくとも1つの上位階層移行点に到達するという最低
範囲条件を満足するように設定されていることを特徴と
する、経路選出システム。 - 【請求項9】 階層化された地図データを用いて、任意
の2地点間の最適経路を選出するためのシステムであっ
て、 前記地図データを格納する地図データ格納部と、 前記地図データ格納部に格納された地図データ上で探索
する2地点を設定する地点設定部と、 前記地図データ格納部に格納された地図データに基づい
て、前記地点設定部により設定された2地点間の最適経
路を探索する経路探索部とを備え、 前記経路探索部は、探索範囲が広がるにつれて上位階層
の地図データに移行する処理を行い、 各階層の地図は、予め複数の基本ブロックに分割されて
おり、各階層の地図データは、各基本ブロック毎に準備
された地図ユニットの集合として前記地図データ格納部
に記録されており、 各前記地図ユニットは、中心となる1つの基本ブロック
と、周辺の他の基本ブロックと重複するオーバラップ領
域とを含み、 前記オーバラップ領域の大きさおよび形状は、その内部
に所定数以上の上位階層移行点を含むという最低範囲条
件を満足するように設定されていることを特徴とする、
経路選出システム。 - 【請求項10】 前記オーバラップ領域が含むべき上位
階層移行点の数は、中心となる1つの基本ブロックから
当該オーバラップ領域に向けて出ていく道路の本数に依
存して決定される、請求項9に記載の経路選出システ
ム。 - 【請求項11】 前記オーバラップ領域が含むべき上位
階層移行点の数は、中心となる1つの基本ブロックから
当該オーバラップ領域に向けて出ていく道路の本数に一
定倍率αを乗じた数である、請求項10に記載の経路選
出システム。 - 【請求項12】 前記一定倍率αは、1以上の値に選ば
れる、請求項11に記載の経路選出システム。 - 【請求項13】 階層化された地図データを用いて、任
意の2地点間の最適経路を選出するためのシステムであ
って、 前記地図データを格納する地図データ格納部と、 前記地図データ格納部に格納された地図データ上で探索
する2地点を設定する地点設定部と、 前記地図データ格納部に格納された地図データに基づい
て、前記地点設定部により設定された2地点間の最適経
路を探索する経路探索部とを備え、 前記経路探索部は、探索範囲が広がるにつれて上位階層
の地図データに移行する処理を行い、 各階層の地図は、予め複数の基本ブロックに分割されて
おり、各階層の地図データは、各基本ブロック毎に準備
された地図ユニットの集合として前記地図データ格納部
に記録されており、 各前記地図ユニットは、中心となる1つの基本ブロック
と、周辺の他の基本ブロックと重複するオーバラップ領
域とを含み、さらに2つ以上の階層の対応する地図ユニ
ット同士が、同時読み出し可能なように1ユニット化さ
れていることを特徴とする、経路選出システム。 - 【請求項14】 階層化された地図データを用いて、任
意の2地点間の最適経路を選出するためのシステムであ
って、 前記地図データを格納する地図データ格納部と、 前記地図データ格納部に格納された地図データ上で探索
する2地点を設定する地点設定部と、 前記地図データ格納部に格納された地図データに基づい
て、前記地点設定部により設定された2地点間の最適経
路を探索する経路探索部とを備え、 前記経路探索部は、探索範囲が広がるにつれて上位階層
の地図データに移行する処理を行い、 各階層の地図は、予め複数の基本ブロックに分割されて
おり、各階層の地図データは、各基本ブロック毎に準備
された地図ユニットの集合として前記地図データ格納部
に記録されており、 各前記地図ユニットは、中心となる1つの基本ブロック
と、周辺の他の基本ブロックと重複するオーバラップ領
域とを含み、 上位階層の地図データには、予め下位階層の地図データ
で行った探索において利用された道路網が記述されてい
ることを特徴とする、経路選出システム。 - 【請求項15】 経路探索に用いる地図データを記録し
た記録媒体であって、 前記地図データは、詳細度の異なる複数階層の地図デー
タによって構成されており、 各階層の地図は、予め複数の基本ブロックに分割されて
おり、各階層の地図データは、各基本ブロック毎に準備
された地図ユニットの集合として記録されており、 各前記地図ユニットは、中心となる1つの基本ブロック
と、周辺の他の基本ブロックと重複するオーバラップ領
域とを含み、 前記オーバラップ領域の大きさおよび形状は、中心とな
る1つの基本ブロックから当該オーバラップ領域に向け
て出ていく各道路について、当該オーバラップ領域内で
少なくとも1つの上位階層移行点に到達するという最低
範囲条件を満足するように設定されていることを特徴と
する、地図データを記録した記録媒体。 - 【請求項16】 経路探索に用いる地図データを記録し
た記録媒体であって、 前記地図データは、詳細度の異なる複数階層の地図デー
タによって構成されており、 各階層の地図は、予め複数の基本ブロックに分割されて
おり、各階層の地図データは、各基本ブロック毎に準備
された地図ユニットの集合として記録されており、 各前記地図ユニットは、中心となる1つの基本ブロック
と、周辺の他の基本ブロックと重複するオーバラップ領
域とを含み、 前記オーバラップ領域の大きさおよび形状は、その内部
に所定数以上の上位階層移行点を含むという最低範囲条
件を満足するように設定されていることを特徴とする、
地図データを記録した記録媒体。 - 【請求項17】 前記オーバラップ領域が含むべき上位
階層移行点の数は、中心となる1つの基本ブロックから
当該オーバラップ領域に向けて出ていく道路の本数に依
存して決定される、請求項16に記載の地図データを記
録した記録媒体。 - 【請求項18】 前記オーバラップ領域が含むべき上位
階層移行点の数は、中心となる1つの基本ブロックから
当該オーバラップ領域に向けて出ていく道路の本数に一
定倍率αを乗じた数である、請求項17に記載の地図デ
ータを記録した記録媒体。 - 【請求項19】 前記一定倍率αは、1以上の値に選ば
れる、請求項18に記載の地図データを記録した記録媒
体。 - 【請求項20】 経路探索に用いる地図データを記録し
た記録媒体であって、 前記地図データは、詳細度の異なる複数階層の地図デー
タによって構成されており、 各階層の地図は、予め複数の基本ブロックに分割されて
おり、各階層の地図データは、各基本ブロック毎に準備
された地図ユニットの集合として記録されており、 各前記地図ユニットは、中心となる1つの基本ブロック
と、周辺の他の基本ブロックと重複するオーバラップ領
域とを含み、さらに2つ以上の階層の対応する地図ユニ
ット同士が、同時読み出し可能なように1ユニット化さ
れていることを特徴とする、地図データを記録した記録
媒体。 - 【請求項21】 経路探索に用いる地図データを記録し
た記録媒体であって、 前記地図データは、詳細度の異なる複数階層の地図デー
タによって構成されており、 各階層の地図は、予め複数の基本ブロックに分割されて
おり、各階層の地図データは、各基本ブロック毎に準備
された地図ユニットの集合として記録されており、 各前記地図ユニットは、中心となる1つの基本ブロック
と、周辺の他の基本ブロックと重複するオーバラップ領
域とを含み、 上位階層の地図データには、予め下位階層の地図データ
で行った探索において利用された道路網が記述されてい
ることを特徴とする、地図データを記録した記録媒体。
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