JPH087527B2 - 最適経路決定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、運転者による目的地点などの設定に応じ
て、出発地点から目的地点に至る最適経路を決定する最
適経路決定装置に関するものである。

＜従来の技術＞ 従来より画面上に車両の位置方位などを表示し、見知
らぬ土地や夜間などにおける走行の便宜を図るために開
発された経路誘導装置が知られている。

上記経路誘導装置は、ディスプレイ、方位センサ、距
離センサ、道路地図メモリ、コンピュータを車両に搭載
し、方位センサから入力される方位データ、距離センサ
から入力される走行距離データ、および道路地図メモリ
に格納されている道路のパターンとの一致に基いて車両
位置を検出し、この車両位置および目的地点を道路地図
と共にディスプレイに表示するものである。

この場合、出発地点から目的地点に至る走行経路を運
転者自身に判断させていた。

しかし、ごく最近においては、運転者による目的地点
設定入力に応じて出発地点から目的地点までの経路をコ
ンピュータにより自動的に算出し、走行前あるいは走行
中に道路地図上に経路を重畳して表示することが提案さ
れている。

上記出発地点から目的地点に至る経路の計算方法とし
ては、いわゆるダイクストラ法がある（緊急車両走行誘
導システムの開発研究報告書 財団法人 日本交通管理
技術協会 昭和61年３月、Dirck Von Vliet,“Improved
Shortest Path Algorithm for Transportation Networ
k",Trans−portation Research,Vol.12,1978）。この方
法は、経路計算の対象となる道路を幾つも区切って、区
切った点をノードとし、ノードとノードとを結ぶ経路を
リンクとし、出発地点に最も近いノードまたはリンクを
始点とし、目的地に最も近いノードまたはリンクを終点
とし、始点から終点に至るリンクのツリーを想定し、ツ
リーを構成する全ての経路のリンクコストを順次加算し
て、目的地点に到達する最もリンクコストの少ない経路
を算出する方法である。ここでリンクコストを見積もる
ときに考慮すべき事項として、走行距離、走行時間、高
速道路の利用の有無、右折左折回数、幹線道路の走行確
率、事故多発地帯回避、その他運転者の好みに応じて設
定した事項がある。

この方法で経路を計算すれば、出発地点から目的地点
に至る経路が存在する限り、確実に目的地点に到達す
る。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、上記ダイクストラ法は、計算の対象と
なる領域にあるノードの数、リンクの数に応じて計算時
間が決まるものであり、ノード、リンクは、計算の対象
となる領域に相当数存在するのであるから、通常かなり
の時間をかけて計算を行うものである。

したがって、目的地点を設定してから最適経路が計算
されるまで、運転者はじっと待つ必要があり、急いでい
るときの実用性に問題が残る。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、運転
者による目的地点の設定に応じて、出発地点から目的地
点までの経路を取得する場合において、経路計算をしな
くとも迅速に最適経路を得ることができる最適経路決定
装置を提供することを目的とする。

＜課題を解決するための手段＞ 上記の目的を達成するための本発明の最適経路決定装
置は、 道路地図データを構成する地点の中から、一定の基準
に従って特定の地点を複数個選定しておき、各特定の地
点を出発地として各目的地点に至る最適経路をあらかじ
め計算し、この最適経路のうち、上記特定の地点から、
この最適経路が通る少なくとも次の特定の地点に至るま
での初期経路に関する情報を、当該目的地点および当該
出発地となる特定の地点に対応させて記憶した経路テー
ブルと、目的地点を設定する目的地設定手段と、車両の
現在位置に近い特定の地点および経路に沿った特定の地
点を決定する特定地点決定手段と、上記目的地設定手段
による目的地点の設定および上記特定地点決定手段によ
る車両の現在位置に近い特定の地点の決定に応じて経路
テーブルを検索し、初期経路に関する情報を取得すると
ともに、上記特定地点決定手段によるこの初期経路に沿
った特定の地点の決定に応じて目的地点を同じくする経
路テーブルを検索して、次の初期経路に関する情報を次
々と取得していき、取得された経路を繋ぎ合わせること
により最適経路を得る最適経路取得手段とを含むもので
ある（請求項１）。

上記目的地点は、道路地図データを構成する全ての地
点から選ばれるものであってもよく、運転者がしばしば
旅行する目的地に対応して一定の基準で設定されたいく
つかの地点から選ばれるものであってもよい。

上記特定の地点は道路地図の主要地点から選ばれたも
のであることが好ましいが（請求項５）、道路地図上の
全ての地点に対応するものであってもよい。

また、経路テーブルは、特定の地点から次の特定の地
点までの初期経路に関する情報を記憶させるのみなら
ず、次の特定の地点より策の経路も同時に記憶していて
もよい。

上記最適経路決定装置は、各特定の地点を経路起点と
して各目的地点までの経路を計算の対象としているが、
逆に特定の地点を経路終点として各出発地点までの経路
を計算の対象としてもよい（請求項２）。

また、道路地図データがノードとリンクとの組み合わ
せからなるものであり、道路地図上の地点をノードまた
はリンクにより特定するものであってもよい（請求項
３）。

また、経路テーブルは、目的地点、出発地点となる特
定の地点間の距離が一定の基準値よりも長い場合にの
み、上記初期経路または終期経路に関する情報を記憶し
ているものであってもよい（請求項４）。

＜作用＞ 上記請求項１の最適経路決定装置によれば、運転者の
走査などにより目的地点が設定され、特定地点決定手段
により車両の現在位置に近い特定の地点が決定される
と、最適経路取得手段は、経路テーブルを検索して、上
記車両の現在位置に近い特定の地点から始まる初期経路
を取得することができる。

この初期経路は、目的地点に至る最適経路の一部であ
り、上記車両の現在位置に近い特定の地点から最適経路
が通る少なくとも次の特定の地点まで続いているので、
運転者に示すことにより、特定の地点から次の特定の地
点まで誘導できる。

さらに、特定地点決定手段が、最適経路に沿った次の
特定の地点を決定すると、最適経路取得手段は、この特
定の地点を起点とし、目的地点に至る最適経路の一部で
ある次の初期経路を取得することができる。

したがって、運転者に対して、次の特定の地点から始
まる次の初期経路を示すことができる。

以下、同様の手順により、運転者に対して、連続した
初期経路を示すことができ、ついには目的地に至る全て
の最適経路を示すことができる。

上記請求項２の最適経路決定装置においても、計算の
順序を目的地側から行う点で相違するのみであり、連続
した終期経路を示すことにより、ついには目的地点から
出発地点までの最適経路を示すことができるのは、請求
項１の最適経路決定装置と同様である。したがって、以
下の説明および実施例の説明では、請求項１記載のとお
り、出発地側から経路を取得していく場合を想定するも
のとする。

なお、上記経路テーブルに記憶する初期経路に関する
情報の形態としては、運転者にどのような経路情報を示
すのかにより異なってくる。例えば、初期経路にそった
矢印の列、すなわちリンク列を表示するならば、経路テ
ーブルにはそのリンク列を記憶させる必要がある。初期
経路に沿った点列を表示するのなら経路テーブルにはノ
ード列を記憶させる必要がある。初期経路に沿った交差
点のみを表示するのなら交差点に対応するノードの列を
記憶させればよい。

また、目的地点および出発地となる特定の地点間の距
離が一定の基準値よりも長い場合にのみ、経路テーブル
に、上記初期経路に関する情報を記憶させるならば、出
発地と目的地とが比較的近い場合には、経路テーブルを
使わず、直接最適経路の計算等を行わせることとして、
経路テーブルのメモリの容量を節約することができる。

＜実施例＞ 以下本発明の実施例を示す添付図面に基づいて詳細に
説明する。

本実施例の最適経路決定装置は、最適経路を画面表示
したり、音声出力したりして車両を誘導する経路誘導装
置に組み込まれるものである。

上記経路誘導装置は、第３図に示すように、表示器１
と、コンソール２と、方位センサ10と、距離センサ９
と、道路地図データを格納している道路地図メモリ3A
と、経路テーブルを格納した経路メモリ3Bと、各メモリ
3A、3Bから記憶データを読出すメモリドライブ４と、距
離センサ９により検出される走行距離および方位センサ
10により検出される走行方向変化量をそれぞれ積算し、
この積算データとメモリドライブ４により読出した道路
地図データとの比較に基いて車両位置を検出するロケー
タ11と、初期経路の検索・取得、所定範囲の道路地図の
読出、車両の誘導をするための表示用データの生成、音
声出力装置15の制御、およびロケータ11の制御などの種
々の制御を行う処理部７（この処理部７は最適経路取得
手段としても機能する。）と、処理部７から出力される
表示用データを記憶する主メモリ８と、表示器１の制御
を行う出力コントローラ12と、コンソール２から入力さ
れる初期データを設定する初期設定部６とを有する。

上記表示器１、コンソール２は又ロケータ11、及び初
期設定部６が、目的地設定手段、出発地設定手段として
機能する。

さらに詳細に説明すればコンソール２は、この装置の
起動・停止や画面上のカーソル移動、目的地点などの初
期データの設定、画面上に表示されている道路地図のス
クロール等をさせるキー入力ボード（図示せず）を有し
ている。

方位センサ10は、車両の走行に伴なう方位の変化を検
出するものであり、地磁気センサ、ジャイロなどを使用
することが可能である。

距離センサ９は、車両の速度、あるいは、車輪の回転
数などに基づいて走行距離を検出するものであり、車輪
速センサ、車速センサなどが使用可能である。

ロケータ11は、距離センサ９により検出される距離デ
ータ、および方位センサ10により検出される方位変化デ
ータをそれぞれ積算して走行軌跡データを算出し、走行
軌跡データと道路地図メモリ3Aに格納されている道路の
パターンとの比較（いわゆるマップマッチング法、特開
昭64−53112号公報参照）に基いて車両位置を検出して
いる。

なお、位置検出の精度をあげるためにビーコン受信機
やGPS受信機を付加してもよい。

表示器１には、CRT、液晶パネルなどの画面上に透明
のタッチパネル５が取付けられている。

各メモリ3A、3Bは、大容量記憶媒体であるCD−ROM、I
Cメモリカード、磁気テープなどのメモリなどから構成
されている。

道路地図メモリ3Aは、道路地図（高速自動車国道、都
市高速道路、一般国道、主要地方道、一般都道府県道、
指定都市の一般市道、その他の生活道路を含む）をメッ
シュ状に分割し、各メッシュ単位でノードとリンクとを
組み合わせたデータを記憶している。その他、鉄道、
川、地名欄、有名施設、運転車が予め登録した地点、等
高線などの表示用の背景データを含んでいてもよい。

ここに、ノードとは、一般に、道路の交差点や折曲点
を特定するための座標位置のことであり、交差点を表わ
すノードを交差点ノード、道路の折曲点（交差点を除
く）を表わすノードを補間点ノードということがある。
ノードデータは、ノード番号、当該ノードに対応する隣
接メッシュのノードのアドレス、ノードに接続されるリ
ンクのアドレスなどからなる。

各交差点ノードを繋いだものがリンクである。リンク
データはリンク番号、リンクの始点ノードおよび始点ノ
ードのアドレス、リンクの距離、リンクを通過する方
向、その方向における所要時間データ、道路種別、道路
幅、一方通行や有料道路などの通行規制データからな
る。

このように、リンクデータの中にリンクの始点ノード
および終点ノードのアドレスが入っていることから、リ
ンクのみによっても地点を特定できる。なお、リンクに
よってリンクの始点を特定する場合そのリンクを「退出
リンク」といい、リンクの終点を特定する場合そのリン
クを「進入リンク」という。さらに、リンクデータには
リンクを通過する方向が入っているので、１つのリンク
を特定することにより、車両の進行方向も特定すること
ができる。第２図（ａ）は十字路を特定する４つの退出
リンクを、第２図（ｂ）は十字路を特定する４つの進入
リンクを例示している。

以下の実施例においては、地点を特定するのに退出リ
ンクを用いるものとする。

経路メモリ3Bには、主要交差点、レジャー施設、駅、
駐車場、高速道路のオンランプまたはオフランプ、サー
ビスエリア、路側ビーコンなどに対応する各特定のリン
クから、目的地点に対応する全てのリンクに至る最適経
路をそれぞれ設定された経路計算条件（最短時間経路、
最短距離経路、右左折の少ない経路、道路幅の広い経路
など）に応じてあらかじめ（例えば最適経路決定装置を
工場から出荷する前に）計算し、この最適経路のうち、
上記特定のリンクから、この最適経路が通る少なくとも
次の特定のリンクに至るまでの初期経路を構成するリン
ク列の、当該目的地点に対応するリンクおよび当該特定
のリンクに対応させて記憶している。

次に上記構成の最適経路決定装置の動作を第１図を参
照しながら説明する。

第１図は最適経路決定手順を解説するための道路地図
である。網の目状の道路Ｒの各交差点における退出リン
クを矢印で表示する。矢印には大文字のPi（ｉ＝1,2,
…）を付したものと小文字ｐik（ｋ＝1,2,…）を付した
ものとの２種類があるが、大文字のPiは主要交差点に対
応する特定のリンクを示し、小文字はｐikはこれ以外の
交差点に対応するリンクを示すものとする。

初期設定手順は、以下の通りである。すなわち、画面
に入力した条件に合致する出発地点Ｐを含む道路地図が
表示されると、運転者は、道路地図を必要によりスクロ
ールさせて目的地点を捜し、目的地点Ｑの表示位置にタ
ッチする。タッチされた位置は、初期設定部６に入力さ
れる。また、初期設定部６は、ロケータ11から出力され
る車両の現在位置Ｐを記憶しておく（初期設定部６、ロ
ケータ11が出発地設定手段として機能する）。

処理部７は、出発地点Ｐから目的地点をＱまでの最適
経路を求める場合、初期設定部６からの情報に基づいて
出発地点Ｐに最も近い特定のリンク（図の場合リンクP
1）と、目的地点Ｑに対応するリンクp42を決定する。こ
の決定は運転者の操作によらず自動的になされることは
もちろんである（処理部７が特定地点決定手段として機
能する）。

上記のようにして、初期設定入力がなされた後、処理
部７の出発地点の表示地図に戻すとともに、経路メモリ
3Bの検索を行う。

経路メモリ3Bには目的地リンクp42に対応して各特定
のリンクPi（ｉ＝1,2,…）から始まる初期経路を構成す
るリンク列がテーブルとして記憶されている。経路テー
ブルの例を第１表に示す。

処理部７は、まず、メモリドライブ４を通して経路メ
モリ3Bにアクセスし、出発地リンクP1に対応する初期経
路のリンク列P1,p11,p12,p13を読み出す。その結果、出
発地リンクP1を出発地とする初期経路P1→p11→p12→p1
3を取得することができる。この経路は、すぐ表示器１
に表示してもよく、後に説明するように全経路が求まっ
てからまとめて表示してもよい。

次に、車両が特定のリンクP2に到達するまでに（例え
ば交差点の信号待ち時間を利用してもよいし、出発前の
時間を利用してもよい）、処理部７は経路メモリ3Bにア
クセスし、特定のリンクP2に対応する初期経路のリンク
列P2,p21,p22を読み出す。その結果、特定のリンクP2を
出発地とする初期経路P2→p21→p22を取得することがで
きる。この経路も、すぐ表示器１に表示してもよく、全
経路とともに一挙に表示してもよい。

以下、同様にして特定のリンクP3を出発地とする初期
経路のリンク列P3,p31,p32,p33を読出し経路P3→p31→p
32→p33を取得し表示し、最後には、特定のリンクP4を
出発地とし目的地リンクp42までの経路経路のリンク列P
4,p41,p42を読出し経路P4→p41→p42を取得し表示する
ことができる。

以上のように特定のリンクP1から目的地リンクp42ま
でのすべての経路データを経て表示することができる。

なお、上記の場合において、車両の最初の位置Ｐから
最初の特定のリンクP1までの経路は、経路テーブルに入
っていないので、ただちに運転者に示すことは出来ない
が、通常短い距離なので従来どおりの方法で経路計算す
れば比較的短時間で最適経路を得ることができるので問
題ない。近くなので運転者が迷うおそれがなければ、経
路計算をしないで特定のリンクP1を示すだけでよいかも
しれない。

また、目的地点および出発地点間の距離が短い場合
は、経路テーブルに、上記初期経路を記憶させず、直接
経路計算等をすることとしてもよい。目的地点および出
発地点間の距離が短い場合まで経路メモリに記憶してい
るとメモリの容量が増大するし、近い距離ならば経路計
算時間はさほど長くならないからである。

第４図は車両を最適経路に沿って誘導する経路誘導フ
ローを示す図である。ステップS1において、道路地図メ
モリ3Aから車両の現在位置を中心とした表示すべき領域
内の表示地図を得、ステップS2において、上記表示地図
を所定の拡大率に従いフレームメモリの上に描画する。
そして、ステップS3において経路メモリ3Bから前述した
ような手順で初期経路のデータを取得する。

ステップS4では、表示すべき初期経路が取得されたか
どうか調べ、初期経路が取得されていないとき（このよ
うなことは前述したように目的地点および出発地点間の
距離が短く経路テーブルに初期経路が記憶されていない
時に起こる。）には、ステップS7に進み、車両の現在位
置マークのみをフレームメモリの上に描画し、ステップ
S8においてフレームメモリの内容をディスプレイに表示
する。この時、通常どおり経路計算を行って算出された
経路を表示するようにしてもよい。

ステップS4で、表示すべき初期経路が求まっていれ
ば、ステップS5において現在描画されている道路表示用
地図の上に、初期経路をリンク列で描画する。そしてス
テップS6において、方向ベクトルを用いて、初期経路を
道路沿いに表示させる。

以上のようにして、道路地図データに主要交差点、レ
ザー施設、駅、駐車場、高速道路のオンオフランプエリ
ア、サービスエリア、ビーコンなどに対応して設けられ
た特定地点を表わすリンクをそれぞれ出発地として、各
目的地リンクごとに、当該目的地までの最適経路をあら
かじめ計算し、その最適経路の全部ではなく一部である
初期経路のみをCDROM、ICカード、DATあるいはカセット
テープなどの経路メモリ3Bに記憶しておくことにより、
運転者が目的地を入力して走行すれば車両が特定地点の
いずれかを通過してから後は、この経路テーブルを利用
して即座に最適経路上の初期経路を検索して表示するこ
とができる。そして、当該初期経路を完走するまでに、
次の特定地点を始点とする初期経路を検索して表示し、
以下、同様の措置を繰返して、最終の目的地点までの最
適経路を画面に表示することができる。

以上実施例に基づいて本発明を説明してきたが、本発
明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施
例では、地点を特定するのに、退出リンクを用いていた
が、退出リンクではなく進入リンクを用いてもよい。ま
たノードを用いてもよい。

また、道路地図データは大小全ての道路に関するリン
クまたはノードで構成されているとしていたが、リンク
数、ノード数が多くて経路メモリ3Bの容量が不足すると
いうことになれば主要幹線道路だけのリンク、ノードで
構成してもよい。

その他本発明の要旨を変更しない範囲内において、種
々の設計変更を施すことが可能である。

＜発明の効果＞ 以上のように、本発明の請求項１の最適経路決定装置
によれば、各特定の地点から、各目的地点に至る最適経
路をそれぞれあらかじめ計算し、その最適経路のうちの
最初の一部を初期経路として、各特定の地点および各目
的地点に対応して経路テーブルに記憶させているので、
運転者の目的地の設定に応じて、この初期経路を経路テ
ーブルから検索して運転者に示すことができる。そし
て、その後、上記初期経路の終点である特定の地点を始
点とする、次の初期経路も同様の手順で経路テーブルか
ら検索することができるので、結局、何ら計算を要する
ことなく短時間で、最終目的地までの最適経路を決定し
て、運転者に示すことができる。

また、請求項２の最適経路決定装置であっても、各出
発地点から、各特定の地点に至る最適経路をそれぞれあ
らかじめ計算し、その最適経路のうちの最後の一部を終
期経路として、各特定の地点および各出発地点に対応し
て経路テーブルに記憶させているので、運転者の目的地
等の設定に応じて、この終期経路を経路テーブルから検
索して運転者に示すことができる。そして、その後、上
記終期経路の始点である特定の地点を終点とする、次の
終期経路も同様の手順で経路テーブルから検索すること
ができるので、結局、何ら計算を要することなく短時間
で、最初の出発地からの最適経路を決定して、運転者に
示すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は経路取得手順を説明するための道路地図、 第２図は十字路における退出リンク、進入リンクの例を
示す図、 第３図は本発明の最適経路決定装置を実施するための経
路誘導装置を示すブロック図、 第４図は車両誘導フローを示す図である。 Ｐ……出発地点、Ｑ……目的地点、 P1……出発地リンク、p42……目的地リンク、 3A……道路地図メモリ、3B……経路メモリ、 ６……初期設定部、 ７……処理部（最適経路取得手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−56591（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−91811（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−105113（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−204881（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】運転者による目的地点などの設定に応じ
   て、出発地点から目的地点に至る最適経路を決定する最
   適経路決定装置において、 道路地図において、一定の基準に基づいて選定された複
   数の特定の地点を出発地として各目的地点に至る最適経
   路をあらかじめ計算しておき、上記出発地となる特定の
   地点から、この最適経路が通る少なくとも次の特定の地
   点に至るまでの初期経路に関する情報を、当該目的地点
   および当該出発地となる特定の地点に対応させて記憶し
   た経路テーブルと、 目的地点を設定する目的地設定手段と、 車両の現在位置に近い特定の地点および経路に沿った特
   定の地点を決定する特定地点決定手段と、 上記目的地設定手段による目的地点の設定および上記特
   定地点決定手段による車両の現在位置に近い特定の地点
   の決定に応じて経路テーブルを検索し、初期経路に関す
   る情報を取得するとともに、上記特定地点決定手段によ
   るこの初期経路に沿った特定の地点の決定に応じて目的
   地点を同じくする経路テーブルを検索して、次の初期経
   路に関する情報を次々と取得していき、取得された経路
   を繋ぎ合わせることにより最適経路を得る最適経路取得
   手段とを含むことを特徴とする最適経路決定装置。
2. 【請求項２】運転者による目的地点などの設定に応じ
   て、出発地点から目的地点に至る最適経路を決定する最
   適経路決定装置において、 道路地図において、一定の基準に基づいて選定された複
   数の特定の地点を目的地として各出発地点からの最適経
   路をあらかじめ計算しておき、上記目的地となる特定の
   地点と、この最適経路が通る少なくとも次の特定の地点
   との間の終期経路に関する情報を、当該出発地点および
   当該目的地となる特定の地点に対応させて記憶した経路
   テーブルと、 出発地点を設定する出発地設定手段と、 旅行の目的地に近い特定の地点および経路に沿った特定
   の地点を決定する特定地点決定手段と、 上記出発地設定手段による出発地点の設定および上記特
   定地点決定手段による旅行の目的地に近い特定の地点の
   決定に応じて経路テーブルを検索し、終期経路に関する
   情報を取得するとともに、上記特定地点決定手段による
   この終期経路に沿った特定の地点の決定に応じて出発地
   点を同じくする経路テーブルを検索して、次の終期経路
   に関する情報を次々と取得していき、取得された経路を
   繋ぎ合わせることにより最適経路を得る最適経路取得手
   段とを含むことを特徴とする最適経路決定装置。
3. 【請求項３】道路地図データがノードとリンクとの組み
   合わせからなるものであり、道路地図上の地点をノード
   またはリンクにより特定することを特徴とする請求項１
   または２記載の最適経路決定装置。
4. 【請求項４】上記経路テーブルは、目的地点、出発地点
   となる特定の地点間の距離が一定の基準地よりも長い場
   合にのみ、上記初期経路または終期経路に関する情報を
   記憶していることを特徴とする請求項１または２記載の
   最適経路決定装置。
5. 【請求項５】上記経路テーブルの特定の地点は、道路地
   図の主要地点から選ばれたものである請求項１または２
   記載の最適経路決定装置。