JP4574244B2 - ナビゲーション装置、及び経路探索方法 - Google Patents

Description

本発明は、ナビゲーション装置に関し、特に車載用ナビゲーション装置の経路探索技術に関する。

特許文献１には、道路の時間規制を考慮して推奨経路を探索する車載用ナビゲーション装置が記載されている。特許文献１の車載用ナビゲーション装置は、記憶装置に記憶された地図データに含まれる時間規制の情報を用いて経路探索を行う。一方、探索した経路から車両が逸脱した場合、逸脱地点から目的地までの経路を再探索する技術も知られている。

特開平１０−１４１９７５号公報

特許文献１の技術では、地図データ上、現在位置が時間規制のある道路上にある場合、再経路探索に失敗してしまう。これでは、交通事情の変化により時間規制が解除され、ユーザの判断により車両がその道路に進入した場合、新たな経路を探索できない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、推奨経路から逸脱した場合でも、新たな経路を確実に探索する技術を提供することにある。

上記課題を解決すべく、本発明のナビゲーション装置の経路探索方法は、地図データ上の時間規制のある道路上で経路探索を行う場合、少なくとも現在移動体が存在する道路の時間規制を無視して経路探索を行う。

具体的には、ナビゲーション装置の記憶装置に記憶された地図上の道路を構成する各リンクの時間規制に関する情報である時間規制情報を用いて、時間規制のあるリンクを回避する経路を探索する経路探索ステップと、
前記経路探索ステップにより探索した経路を逸脱し、かつ現在位置が時間規制のあるリンク上にある場合、当該リンクの時間規制情報を無視して経路探索を行う第１の再経路探索ステップと、
前記第１の再経路探索ステップにおいて探索に失敗した場合、前記記憶装置の記憶されたリンクの時間規制情報を無視して経路探索を行う第２の再経路探索ステップと、
を行う。
前記経路探索ステップは、前記時間規制情報を用いて、出発時刻に応じて定まる時間帯に時間規制のあるリンクを回避する経路を探索することができる。

以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態が適用された車載用ナビゲーション装置の概略構成図である。

図示するように、本実施形態の車載用ナビゲーション装置は、演算処理部１と、ディスプレイ２と、地図データ記憶装置３と、音声入出力装置４と、入力装置５と、車輪速センサ６と、地磁気センサ７と、ジャイロセンサ８と、ＧＰＳ(Ground Positioning System)受信装置９と、を有する。

演算処理部１は、様々な処理を行う中心的ユニットである。例えば、各種センサ６〜８やＧＰＳ受信装置９から出力される情報を基にして現在地を検出し、得られた現在地情報に基づいて、表示に必要な地図データを地図データ記憶装置３から読み出す。また、読み出した地図データ３１０をグラフィックス展開し、そこに現在地を示すマークを重ねてディスプレイ２へ表示したり、地図データ記憶装置３に記憶されている地図データ３１０を用いて、ユーザから指示された目的地と出発地（例えば現在地）とを結ぶ最適な経路（推奨経路）を探索し、音声入出力装置４やディスプレイ２を用いてユーザを誘導したりする。

ディスプレイ２は、演算処理部１で生成されたグラフィックス情報を表示するユニットで、ＣＲＴや液晶ディスプレイなどで構成される。また、演算処理部１とディスプレイ２との間の信号Ｓ１は、ＲＧＢ信号やＮＴＳＣ（National Television System Committee）信号で接続するのが一般的である。

地図データ記憶装置３は、ＣＤ-ＲＯＭやＤＶＤ-ＲＯＭやＨＤＤやＩＣカードといった記憶媒体で構成されている。この記憶媒体には、地図データが記憶されている。

図２は、地図データ記憶装置３に記憶されている地図データの構成例を示す図である。図示するように、地図を複数に分割することで得られるメッシュ領域毎に地図データ３１０が記憶されている。地図データ３１０は、メッシュ領域の識別コード（メッシュＩＤ）３１１、および、そのメッシュ領域に含まれる道路を構成する各リンクのリンクデータ３１２を有する。リンクデータ３１２は、リンクの識別コード（リンクＩＤ）３１２１、リンクを構成する２つのノード（開始ノード、終了ノード）の座標情報３１２２、リンクを含む道路の種別情報３１２３、リンクの長さを示すリンク長情報３１２４、リンクの旅行時間（あるいは移動速度）情報３１２５、規制情報３１２７、２つのノードにそれぞれ接続するリンクのリンクＩＤ（接続リンクＩＤ）３１２６などを有する。

規制情報３１２７は、そのリンクの通行が規制（禁止）されている時間帯を含む。また、日により時間規制の時間帯が異なる場合は、その情報も含む。

なお、ここでは、リンクを構成する２つのノードについて開始ノードと終了ノードとを区別することで、同じ道路の上り方向と下り方向とを、それぞれ別のリンクとして管理するようにしている。また、地図データ３１０には、対応するメッシュ領域に含まれている道路以外の地図構成物の情報（名称、種別、座標情報など）も含まれている。

図１に戻って説明を続ける。音声入出力装置４は、演算処理部１で生成したユーザへのメッセージを音声信号に変換し出力すると共に、ユーザが発した声を認識し演算処理部１にその内容を転送する処理を行う。

入力装置５は、ユーザからの指示を受け付けるユニットで、スクロールキー、縮尺変更キーなどのハードスイッチ、ジョイスティック、ディスプレイ上に貼られたタッチパネルなどで構成される。

センサ６〜８およびＧＰＳ受信装置９は、車載用ナビゲーション装置１０００で現在地（自車位置）を検出するために使用するものである。車輪速センサ６は、車輪の円周と計測される車輪の回転数の積から距離を測定し、さらに対となる車輪の回転数の差から移動体が曲がった角度を計測する。地磁気センサ７は、地球が保持している磁場を検知し、移動体が向いている方角を検出する。ジャイロ８は、光ファイバジャイロや振動ジャイロ等で構成され、移動体が回転した角度を検出するものである。ＧＰＳ受信装置９は、ＧＰＳ衛星からの信号を受信し移動体とＧＰＳ衛星間の距離と距離の変化率を３個以上の衛星に対して測定することで移動体の現在地、進行方向および進行方位を測定する。

図３は、演算処理部１のハードウェア構成を示す図である。

図示するように、演算処理部１は、各デバイス間をバス３２で接続した構成としてある。演算処理部１は、数値演算及び各デバイスを制御するといった様々な処理を実行するＣＰＵ(Central Processing Unit)２１と、地図データ記憶装置３から読み出した地図データや演算データを格納するＲＡＭ(Random Access Memory)２２と、プログラムやデータを格納するＲＯＭ(Read Only Memory)２３と、メモリ間およびメモリと各デバイスとの間のデータ転送を実行するＤＭＡ（Direct Memory Access）２４と、グラフィックス描画を実行し且つ表示制御を行う描画コントローラ２５と、グラフィックスイメージデータを蓄えるＶＲＡＭ(Video Random Access Memory)２６と、イメージデータをＲＧＢ信号に変換するカラーパレット２７と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ/Ｄ変換器２８と、シリアル信号をバスに同期したパラレル信号に変換するＳＣＩ(Serial Communication Interface)２９と、パラレル信号をバスに同期させてバス上にのせるＰＩＯ(Parallel Input/Output)３０と、パルス信号を積分するカウンタ３１と、を有する。

図４は、演算処理部１の機能構成を示す図である。

図示するように、演算処理部１は、ユーザ操作解析部４１と、経路探索部４２と、経路誘導部４４と、表示処理部４５と、現在位置算出部４６とを有する。

現在位置算出部４６は、車輪速センサ６で計測される距離パルスデータＳ５およびジャイロ８で計測される角加速度データＳ７を各々積分した結果得られる距離データおよび角度データを用い、そのデータを時間軸で積分していくことにより、初期位置（Ｘ，Ｙ）から自車走行後の位置である現在地（Ｘ′，Ｙ′）を定期的に演算し、マップマッチ処理により現在位置を求める。

ユーザ操作解析部４１は、入力装置５により入力されたユーザからの要求を受け、その要求内容を解析して、その要求内容に対応する処理が実行されるように演算処理部１の各部を制御する。

経路探索部４２は、ダイクストラ法等を用いて、指定された２地点（出発地（現在地）、目的地）間を結ぶ経路のうち少ないコスト（例えば、旅行時間や旅行距離など）で目的地へ到達可能な経路を、地図データから検索する。

経路誘導部４４は、経路探索部４２により探索された推奨経路の情報と、現在地の情報とを比較し、交差点等を通過する前に直進すべきか、右左折すべきかを音声出入力装置４を用いて音声でユーザに知らせたり、ディスプレイ２に表示された地図上に進行すべき方向を表示して、ユーザに推奨経路を通知したりする。

表示処理部４５は、ディスプレイ２に要求された映像が表示されるように、描画コマンドを生成し、ディスプレイ２に出力する。

［動作の説明］次に、上記構成の車載用ナビゲーション装置の動作について説明する。

図５は、本実施形態の車載用ナビゲーション装置の推奨経路探索処理のフロー図である。このフローは、ユーザ操作解析部４１が、音声入出力装置４あるいは入力装置５を介してユーザより推奨経路の探索要求を受け付けることで開始される。

まず、ユーザ操作解析部４１は、出発地、目的地を設定する。操作解析部４１は、入力装置５を介してユーザから出発地、目的地及び出発時刻を受け付ける。現在位置算出部４６が求めた現在地を出発地に設定する場合は、ユーザによる出発地の指定を省略してもよい。

以上のようにして出発地、目的地および出発時刻が設定されたならば、ユーザ操作解析部４１は、経路探索部４２に経路探索処理の開始を指示する。

これを受けて、経路探索部４２は、探索条件を、時間規制リンクを回避するに設定する（Ｓ１０２）。そして、出発地から目的地までの推奨経路を地図データ３１０を用いて探索する。このとき、経路探索部４２は、リンクデータ３１２の規制情報３１２７を参照して、出発時刻において時間規制により通行禁止のリンクを除外して経路探索を行う（Ｓ１０４）。

推奨経路が探索されると、経路探索部４２は、経路誘導部４４に経路誘導を開始するように指示する。

これを受けて、経路誘導部４４は、誘導を開始する。すなわち、探索された経路及び現在位置を、ディスプレイ２の地図上に表示し、右左折の指示等を行う。また、経路誘導部４４は、経路誘導中、車両の推奨経路からの逸脱を監視する（Ｓ１０８）。具体的には、現在地算出部４６により求められた現在位置が、推奨経路上にあるか否かを監視する。そして、車両が推奨経路から逸脱した場合（Ｓ１０８でＹｅｓ）、経路誘導部４４は、再経路探索するように、経路探索部４２に指示する。

これを受けて、経路探索部４２は、現在位置から目的地までの経路を再探索する（Ｓ１１０）。このとき、探索条件は、前回経路探索したとき（Ｓ１０４）のままで、時間規制リンクを回避するに設定されている。したがって、経路探索部４２は、探索する時刻において時間規制により通行禁止のリンクを除外して経路探索を試みる。

経路探索が成功し新たな経路が探索されると（Ｓ１１２でＮｏ）、経路探索部４２は、新たに探索した経路で誘導を再開するように、経路誘導部４４に指示する（Ｓ１０６）。これを受けて、経路誘導部４４は、探索された経路を用いて、経路誘導を再開する（Ｓ１０６）。

一方、経路探索部４２が経路探索に失敗する場合（Ｓ１１２でＹｅｓ）もある。例えば、現在位置が、時間規制により通行禁止のリンク上にある場合である。かかる場合について、図６を用いて説明する。図６において、経路５２０は、当初探索した推奨経路である。推奨経路５２０上の分岐Ａに接続するリンク５３０は、規制情報３１２７によると、時間規制のあるリンクであるとする。しかし、リンク５３０は、実際の所、時間規制がされていないとする。そして、車両５１０は、ユーザの判断により、分岐点Ａにおいて推奨経路５２０を逸脱したとする。そして、現在、車両５１０は、リンク５３０上に存在するとする。かかる場合、通行禁止の道路上に車両が存在することになり、再経路探索を試みても失敗することになる。

経路探索に失敗した場合（Ｓ１１２でＹｅｓ）、経路探索部４２は、探索条件である時間規制リンク回避の設定を解除する（Ｓ１２０）。そして、リンクデータ３１２の規制情報３１２７を無視して経路探索を行う（Ｓ１２２）。すなわち、規制情報３１２４によれば通行禁止のリンクであったとしても、そのリンクを、推奨経路を構成するリンクの候補から除外せずに経路探索を行う。

図６において、経路５４０は、リンク５３０の規制情報３１２７を無視して探索された新たな推奨経路である。

こうして、新たな推奨経路が探索されると、経路探索部４２は、新たに探索した経路で誘導を再開するように経路誘導部４４に指示する。これを受けて、経路誘導部４４は、探索された経路を用いて、経路誘導を再開する（Ｓ１０６）。

なお、次回、推奨経路を逸脱した場合（Ｓ１０８でＹｅｓ）、時間規制リンク回避の設定は解除されているので、経路探索に失敗することなく新たな経路が確実に探索される。

また、時間規制を無視して経路探索した場合は、図６に示すように、ディスプレイ２の表示画面６００に、探索した経路６０１とともに、時間規制を無視して探索した旨のメッセージ６２０を表示してもよい。こうすれば、ユーザは、時間規制を無視して探索されたことが容易に理解できる。

以上、本発明の一実施形態について説明した。

上記実施形態によれば、車両が探索した推奨経路から逸脱し、地図データ上通行禁止のリンクを走行することになった場合でも、新たな推奨経路が確実に探索できる。すなわち、地図データの規制情報が実際と異なった場合でも、実情に沿った推奨経路が探索できる。

また、上記実施形態は、本発明の要旨の範囲内で様々な変形が可能である。

上記実施形態では、探索に失敗した場合（Ｓ１１２でＹｅｓ）、全てのリンクの時間規制を無視して再経路探索（Ｓ１２０，Ｓ１２２）を行っている。本実施形態は、これに限らない。探索時に車両が存在するリンクの規制情報のみを無視して再経路探索を行うようにしてもよい。

図８は、かかる場合の処理の流れを示すフロー図である。このフローは、Ｓ１１４とＳ１１６の処理がある点で、図４のフローと異なる。

経路探索部４２は、経路探索に失敗すると（Ｓ１１２でＹｅｓ）、現在車両が存在するリンクの規制情報を無視して経路探索を行う（Ｓ１１４）。すなわち、規制情報３１２４によれば通行禁止のリンクであったとしても、そのリンクを、推奨経路を構成するリンクの候補から除外せずに経路探索を行う。

経路探索が成功した場合（Ｓ１１６でＮｏ）、経路探索部４２は、経路誘導部４４に経路誘導を再開するように指示する（Ｓ１０６）。

一方、経路探索部４２が経路探索に失敗する場合（Ｓ１１６でＹｅｓ）もある。図９は、経路探索に失敗する場合の一例である。図９において、５２０は当初探索した推奨経路である。分岐点Ａにおいて車両は推奨経路５２０を逸脱したとする。そして、現在位置の前方に時間規制のあるリンク５３５が存在するとする。また、ＡＣ間は、一方通行であるとする。かかる場合、車両５１０は、必ず、時間規制のあるリンク５３５を通行しなければならないので、リンク５３５の時間規制を考慮すると、経路探索に失敗してしまう。

そこで、経路探索に失敗した場合（Ｓ１１６でＹｅｓ）、経路探索部４２は、探索条件である時間規制リンク回避の設定を解除する（Ｓ１２０）。そして、全ての規制情報３１２７を無視して経路探索を行う（Ｓ１２２）。すなわち、規制情報３１２４によれば通行禁止のリンクであったとしても、そのリンクを、推奨経路を構成するリンクの候補から除外せずに経路探索を行う。

このようにすれば、実際には、時間規制が解除されている場合、車両が存在するリンクのみ規制情報を無視して再経路探索を行う。したがって、時間規制を考慮しつつ、より実情に即した経路探索ができる。

また、一方通行の道路で、車両の進行方向に時間規制のある道路がある場合、地図データ上の規制情報を無視して経路探索を行う。したがって、経路探索に失敗することなく、新たな経路を確実に探索することができる。

また、近年、交通渋滞を緩和する目的から、相乗り（ｃａｒｐｏｏｌ）が推奨されている。そして、道路に特定の人数が乗車している車両のみが通行できる車線を設けることが行われている。このような車線は、カープールレーン（Ｃａｒｐｏｏｌ Ｌａｎｅ）と呼ばれている。上記実施形態は、規制情報３１２７としてカープールレーンに関する情報を含んでいる場合についても適用できる。

かかる場合について、図５及び図８のフローを用いて説明する。

前提として、リンクデータ３１２の規制情報３１２７は、どの車線がカープールレーンであるかの情報、通行可能な乗車人数、カープールレーンとなる時間帯の情報も含んでいるとする。

経路探索部４２は、Ｓ１０４において経路探索する際、規制情報３１２７を参照して、現在時刻において全ての車線がカープールレーンであるリンクを除外して経路探索を行う。全ての車線がカープールレーンでないリンクは、通行できる車線があるので、除外する必要はない。なお、予め乗車人数の入力を受け付けて、乗車人数で通行できないカープールレーンのみからなるリンクを除外して経路探索を行うようにしてもよい。

Ｓ１１２において経路探索を失敗した場合、経路探索部４２は、探索条件である時間規制リンク回避の設定を解除する（Ｓ１２０）。そして、規制情報３１２７においてカープールレーンを含むか否かに関らず、そのリンクを、経路を構成するリンクから除外せずに経路探索を行う。

図８のＳ１１４においては、現在車両が存在するリンクの規制情報３１２７を無視して経路探索を行う。すなわち、カープールレーンを含むか否かに関らず、そのリンクを、経路を構成するリンクから除外せずに経路探索を行う。

このようにすれば、時間規制がカープールレーンに関する場合でも、上記実施形態を適用できる。

なお、上記の実施形態では、本発明を車載用ナビゲーション装置に適用した例について説明したが、本発明は車載用以外のナビゲーション装置にも適用することができる。

図１は、本発明の一実施形態が適用された車載用ナビゲーション装置の概略構成図である。 図２は、地図データ記憶装置３に記憶されている地図データの構成例を示す図である。 図３は、演算処理部１のハードウェア構成を示す図である。 図４は、演算処理部１の機能構成を示す図である。 図５は、本実施形態が適用された車載用ナビゲーション装置の推奨経路探索処理のフロー図である。 図６は、推奨経路から逸脱した場合の経路探索を説明するため図である。 図７は、再探索した経路の表示画面の一例を示す図である。 図８は、変形例にかかる推奨経路探索処理のフロー図である。 図９は、推奨経路から逸脱した場合の経路探索を説明するため図である。

符号の説明

１・・・演算処理部、２・・・ディスプレイ、３・・・地図データ記憶装置、４・・・音声出入力装置、５・・・入力装置、６・・・車輪速センサ、７・・・地磁気センサ、８・・・ジャイロ、９・・・ＧＰＳ受信機、２１・・・ＣＰＵ、２２・・・ＲＡＭ、２３・・・ＲＯＭ、２４・・・ＤＭＡ、２５・・・描画コントローラ、２６・・・ＶＲＡＭ、２７・・・カラーパレット、２８・・・Ａ/Ｄ変換器、２９・・・ＳＣＩ、３０・・・ＰＩＯ、３１・・・カウンタ、４１・・・ユーザ操作解析部、４２・・・経路探索部、４４・・・経路誘導部、４５・・・表示処理部、４６・・・現在位置算出部

Claims (4)

1. ナビゲーション装置の記憶装置に記憶された地図上の道路を構成する各リンクの時間規制に関する情報である時間規制情報を用いて、時間規制のあるリンクを回避する経路を探索する経路探索ステップと、
   前記経路探索ステップにより探索した経路を逸脱し、かつ現在位置が時間規制のあるリンク上にある場合、当該リンクの時間規制情報を無視して経路探索を行う第１の再経路探索ステップと、
   前記第１再経路探索ステップにおいて探索に失敗した場合、前記記憶装置に記憶されたリンクの時間規制情報を無視して経路探索を行う第２の再経路探索ステップと、
   を前記ナビゲーション装置が行うことを特徴とする経路探索方法。
2. 請求項１において、
   前記経路探索ステップは、前記時間規制情報を用いて、出発時刻に応じて定まる時間帯に時間規制のあるリンクを回避する経路を探索する
   ことを特徴とする経路探索方法。
3. 地図上の道路を構成する各リンクの時間規制に関する情報である時間規制情報を記憶する記憶装置と、
   前記時間規制情報を用いて、時間規制のあるリンクを回避する経路を探索する経路探索手段と、
   前記経路探索手段により探索した経路を逸脱し、かつ現在位置が時間規制のあるリンク上にある場合、当該リンクの時間規制情報を無視して経路探索を行う第１の再経路探索手段と、
   前記第１再経路探索手段において探索に失敗した場合、前記記憶装置に記憶されたリンクの時間規制情報を無視して経路探索を行う第２の再経路探索手段と、
   を備えることを特徴とするナビゲーション装置。
4. 請求項３において、
   前記経路探索手段は、前記時間規制情報を用いて、出発時刻に応じて定まる時間帯に時間規制のあるリンクを回避する経路を探索する
   ことを特徴とするナビゲーション装置。

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