JPH10332401A - コスト推定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リンクコストが変動するグラフにおいて、部
分的にリンクコスト情報を獲得できる場合に、獲得でき
なかったリンクコストを正確に推定する。 【解決手段】 相関計測手段103は、リンク１のコスト1
01とリンク２のコスト102が獲得できるときに両リンク
の相関係数を計算し、その相関係数を予め相関記憶手段
104に記憶しておく。後にリンク２のコスト102が不明と
なった場合、コスト推定手段105は、既知のリンク１の
コスト101と、相関記憶手段104に記憶されているリンク
１のコスト101とリンク２のコスト102の相関係数に基づ
いて、リンク２のコスト102を推定する。具体例とし
て、カーナビゲーションシステムにおいて、渋滞情報が
欠落しても、コストを推定することで、良質な経路案内
を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的にはグラフ
におけるリンクコストの推定に関するものであり、具体
的技術分野としてはカーナビゲーションシステムまたは
交通管制システム等におけるリンク旅行時間の推定装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、コスト推定装置としては、特開平
７−129893号公報に記載されたものが知られている。図
10は、そのコスト推定装置の概略構成を示したもので、
リンク相当長算出部11、平均車速算出部12、道路種別補
正部13、道路幅員補正部14、車線規則補正部15などによ
り構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のコスト推定装置においては、コストの補正量を決定
するのに、道路種別や幅員などを意識して、これらがコ
ストに与える影響をモデル化し、補正量を予め決定して
おく必要があった。実際の交通環境は複雑であり、こう
したモデルでは正確にコスト推定を行うのが困難な場合
が存在し得る。

【０００４】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るもので、実測情報に基づいてリンクコスト同士の相関
を求め、その相関を不明リンクコストの推定に利用する
ことで、道路種別や幅員などの先験的知識に依存せず、
自律的に実際のリンクコスト変動に適応するようにした
コスト推定装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、複数のリンクのコストが変動する場合で
も、リンクコスト同士の相関を求めておき、後に一部の
リンクのコストが不明となった場合でも、リンクコスト
間の相関と既知のリンクコストに基づいて不明のリンク
コストを推定することを可能としたものである。

【０００６】以上のことより、本発明は、実測情報に基
づいてリンクコスト同士の相関を求め、前記相関を不明
リンクコストに利用することで、道路種別や幅員などの
先験的知識に基づくコスト推定モデルを必要とせず、自
律的に実際のリンクコスト変動に適応する、優れたコス
ト推定装置が得られる。

【０００７】

【発明の実施の形態】そこで、本発明の請求項１に記載
の発明は、リンクコストが変動し得る複数のリンクとノ
ードからなるグラフにおいて、関連するリンク同士のリ
ンクコストの相関係数を計測する相関計測手段と、前記
相関係数を記憶する相関記憶手段と、前記相関記憶手段
に記憶されているリンクの間の相関係数およびコスト既
知リンクのリンクコストに基づいてコスト未知リンクの
リンクコストを推定するコスト推定手段とを備えたもの
であり、後に一部のリンクのコストが不明となった場合
には、コスト推定手段が、コスト既知リンクのリンクコ
ストと前記相関係数の値に基づいてコスト未知リンクの
リンクコストを推定するという作用を有する。

【０００８】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
記載のコスト推定装置において、相関計測手段が、相関
を計算すべきリンクの組合せを、グラフのトポロジを利
用して選定するようにしたものであり、グラフ上のリン
クの接続関係を利用して関連性が高く、コスト推定に貢
献しそうなリンクの組合せを選定して、効率的に相関を
計算するという作用を有する。

【０００９】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
または２に記載のコスト推定装置において、相関計測手
段が計測した相関計数を予め相関記憶手段に記憶してお
き、前記相関記憶手段を前記相関計測手段から分離した
状態で、コスト推定手段が前記相関記憶手段に記憶され
ている相関計数とコスト既知リンクのリンクコストに基
づいてコスト未知リンクのリンクコストを推定するよう
にしたものであり、コスト推定手段は相関の計算を繰り
返すことなくコスト推定を行うという作用を有する。

【００１０】また、請求項４に記載の発明は、不正確な
データが混在するリンクコストデータベースを利用する
ものにおいて、正確なリンクコストを計測し、前記デー
タベース上の不正確なデータと比較を行うコスト計測手
段と、不正確なデータを正すための修正データを記憶す
るコスト修正メモリと、前記修正メモリのデータを優先
して出力するコスト選択手段により構成され、前記デー
タベースの不正確さを補正することを特徴とするもので
あり、コスト推定手段は、正確なリンクコストを実測
し、その実測されたコストをコスト修正メモリは格納
し、コスト選択手段はコスト修正データが存在すれば、
不正確なリンクコストデータベースの代りにコスト修正
メモリのデータを出力するという作用を有する。

【００１１】また、請求項５に記載の発明は、請求項４
記載のコスト推定装置において、コスト修正メモリが、
より不正確さの度合いの大きいデータを優先的に修正し
て記憶することを特徴とするものであり、コスト計測手
段が、実測コストと不正確なリンクコストデータベース
上のコストを比較し、不正確度を計算して、不正確度が
大きいデータを優先的に修正してコスト修正メモリに記
憶するという作用を有する。

【００１２】また、請求項６に記載の発明は、交通網を
扱うリンクコストデータベースを利用するものにおい
て、進入禁止規則情報が正しく反映されていない問題リ
ンクについて、前記問題リンクを指定するためのリンク
切断要求手段を備え、リンク切断要求があった場合は、
コスト修正メモリにリンクを無効とするデータを格納す
ることを特徴とするものであり、リンク切断要求手段が
切断したいリンクを指定し、コスト修正メモリに該リン
クを無効にするデータを書き込み、コスト選択手段は該
リンクコストへの要求があった時、コスト修正メモリを
参照し、該リンクを無効にするデータを出力するという
作用を有する。

【００１３】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照しながら詳細に説明する。 (実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１におけ
るコスト推定装置の構成を示したものであり、１０１は
リンク１のリンクコスト(リンク１のコスト)、102はリ
ンク２のリンクコスト(リンク２のコスト)である。一般
に、リンク１とリンク２は任意の組合せでよい。

【００１４】103は、リンクコスト101とリンクコスト10
2が与えられたとき、両リンクコストの相関係数を求め
る相関計測手段である。104は相関計測手段103で求めた
リンク間の相関係数を記憶する相関記憶手段である。10
5はリンクコスト101が与えられ、リンクコスト102が与
えられていないときに、リンクコスト101と、相関記憶
手段104に記憶されている未知リンクとの相関係数か
ら、未知リンクのコストを推定するコスト推定手段であ
る。106はコスト推定手段105によって計算されたリンク
２の推定コストである。

【００１５】以上のように構成された本実施の形態１に
おけるコスト推定装置について、図１，図２，図３を用
いてその動作を説明する。図２は一般的なグラフを示し
たもので、201はノード、202はリンクである。各リンク
202はリンクコストを持っており、その値は常に変動し
得る。図では、各リンクを無向グラフのように表示して
いるが、有向グラフでもよい。

【００１６】以下では、本発明をカーナビゲーションシ
ステムに適用した例を用いて説明するが、本発明はグラ
フ一般におけるコスト推定に関するものであり、本適用
例に限定されるものではない。カーナビゲーションシス
テムへの応用の場合、図２のグラフは交通網を示し、ノ
ード201は交差点、リンク202，202a〜202cは交差点間を
結ぶ経路リンクと読み替えることができる。各リンクの
持つコストは例えばその経路リンクを走行するに要する
時間であり、いわゆるリンク旅行時間と呼ばれるコスト
である。なお、203，203aは渋滞箇所を示し、205はリン
ク間の関連を示している。

【００１７】例えば、図２の交通網上の２地点間の最短
時間経路を正確に求めるには、リンク旅行時間を正確に
知る必要があるが、リンク旅行時間は常に変動している
ので、これを把握するのは難しい。交通管理者がリンク
旅行時間情報を提供するサービスが知られているが、す
べてのリンクの情報を提供している訳ではなく、通信手
段によって提供の対象となるリンクが異なっている。例
えば、図２のリンク202a〜202cのコストは光ビーコンに
よる通信では提供されているが、ＦＭ多重放送において
はリンク202aの情報は提供されていないということがあ
る。ＦＭ多重放送は受信できるが、光ビーコンを受信で
きないような状況下におかれたときでも、リンク202aの
コストを推定できれば、より正確に道路状況を把握する
ことができ、より正確な経路探索も行える。

【００１８】図３(a),(b)は、ある２リンク間のコスト
の関係を示す。図３(a)のように両リンクコスト間に関
係が深いときは相関係数の絶対値が0.7〜１と高く、一
方のリンクコストが分かれば、他方が推定できるという
ことになる。逆に互いに無関係な場合は図３(b)のよう
に、相関係数の絶対値が0.5以下となり、この場合は一
方のリンクコストから他方のリンクコストを推定するの
に適さない。

【００１９】図１において、リンク１、リンク２ともリ
ンクコストが与えられたとき、相関計測手段103は両リ
ンクコストデータから、両リンクコストの相関係数を求
め、相関記憶手段104に記録する。また、両コストの比
と平均値も合わせて記憶する。同様にして、他のリンク
のペア同士の相関も求め、リンク間のコストの関係を学
習する。

【００２０】その後リンクコストが変動した時点で、リ
ンクコスト情報を部分的に獲得できた場合を考える。例
えば、リンクコスト101は獲得できたが、リンクコスト1
02は獲得できなかった場合、獲得できたリンクコストに
基づいて、不明リンクコストを推定する。コスト推定手
段105はコストが判明しているリンクコスト101と不明リ
ンクコスト102との間の相関を用いてリンク２のコスト
を推定する。複数のリンクコストが与えられているとき
は、これらの値からリンク２のコストを推定する。具体
的には(数１)の式を用いて推定する。

【００２１】

【数１】

【００２２】(数１)において、Ｃ_kはコスト不明リンク
の推定コストで、各Ｃ_jはリンクコストが提供されてい
るリンクのコストである。Ｃ_kを推定するには、コスト
が既知の各リンクｊについて、各Ｃ_jの期待値からの変
位量を求め、これにリンクｊとリンクｋの間の相関係数
を乗じ、重みつき平均を取ることで、Ｃ_kを推定する。

【００２３】以上のようにして、予めリンク間の相関関
係を学習しておき、後に一部のリンクコストが不明とな
った場合、コストが判明しているリンクから不明リンク
コストを推定することが可能となる。

【００２４】カーナビゲーションシステムにおいて、Ｆ
Ｍ多重放送などで提供されている交通情報に欠落があっ
ても、前もって光ビーコンによる情報で学習したリンク
間の相関を使うことで、欠落しているリンクのコストを
推定することが可能となり、より正確に経路を案内した
り、正確に到着時間を予想することができる。

【００２５】図９を用いてカーナビゲーションシステム
における効果を示す。渋滞箇所901と渋滞箇所902の情報
が提供されている場合は、正しい経路903が選択され
る。しかし、渋滞箇所902の提供が無かった場合は、従
来は該当箇所は渋滞無しと判定されるので、遠回りな経
路904が選択されてしまう。案内の通りに走行すると、
実際には存在する渋滞箇所902に巻き込まれ、極めて不
利な経路を選択した結果になってしまう。本発明によ
り、渋滞箇所902を予測できれば、正しい経路903を案内
することができる。

【００２６】カーナビゲーションシステムにおける渋滞
情報提供インフラにおいて、光ビーコン情報は単位面積
あたりの提供リンク数は多いものの、ビーコン下まで走
行しなければ情報を得ることができないという欠点を持
つ。ＦＭ多重放送は単位面積当たりの提供リンク数が少
ない一方で、より広範囲に受信できるので、この情報を
なるべく利用したいというユーザの要望がある。本発明
によって、ＦＭ多重放送の提供リンク数が少ないという
短所を補うことができる。

【００２７】本発明のコスト推定装置は、自律的にリン
クの関連性を探し出し、相関係数の形でその関連性を学
習し、その結果を利用して不明リンクコストを推定す
る。リンク間の相関は、実際の交通動態を計測しなけれ
ば正確には予見できない。本発明は、そうした交通動態
モデルを予備知識として持つ必要がなく、装置を使うこ
とによって、実際の使用環境に適応したモデルが自己組
織化されるという点で従来のコスト推定装置より優れて
いる。よって、交通動態の大幅な変化により、リンク間
の相関に変化が生じても、本発明はこれに自動的に適応
することができる。なお、データに受信時刻を付与して
記録し、古いものは破棄するなどの工夫を施すのが望ま
しい。例えば、最近のデータから過去のデータに遡って
データを処理して相関を求めたとき、ある時点から相関
係数が急に変化する場合は、その時点で異変があったも
のとみなし、異変のあった時点以前のデータを破棄する
などの方法が考えられる。

【００２８】なお、すべてのリンクの組み合わせで相関
値を求めようとする場合、リンク数をｎとすると、計算
すべき相関の個数はｎ・(ｎ−１)／２と、ｎ²のオーダ
となるので、リンクの数が増えると計算量、必要となる
メモリが増えてしまう。

【００２９】請求項２記載のコスト推定装置はこの問題
を解決するもので、相関を計算するリンクのペアを効果
的にかつ自律的に選定するものである。相関計測手段
は、グラフの持つトポロジ情報を利用して、処理すべき
リンクのペアを選定する。即ち、より近いリンク同士の
関連性は高いだろうという発想から、例えば、グラフ上
で共通のノードに接続しているリンク同士、リンクの位
置情報や向きに着目し、併走するリンク同士、あるいは
ｋホップ以内で到達できるリンク同士、あるいはこれに
リンクコストを加味し、一定のコスト以内で到達できる
リンク同士に限定して、相関を計算する。

【００３０】なお、装置の自律性を一部損なうが、上記
選定方法では漏れてしまうリンクの組みがあるとき、関
連しそうなリンクの組を別の手段で予め選定しておくと
いう方法を併用すると効果的である。

【００３１】また、求まった相関のデータを、通信手段
もしくはオフラインメディアなどにより、複数のコスト
推定装置と交換することにより、他の装置の学習結果を
享受することができる。

【００３２】(実施の形態２)図４は、本発明の実施の形
態２におけるコスト推定装置の構成を示したものであ
り、ここでは、実施の形態１において、リンク間の相関
を求める相関計測手段103と、計算された相関を利用し
てリンクコストを推定するコスト推定手段105を分離し
たものである。

【００３３】図４において、401は従来の地図データに
加えて、リンク間の相関を記憶した相関地図データであ
る。402は、地図データを作る際にリンク間の相関を計
算し、これを地図データに加えて記録する地図データ作
成手段である。403は、地図データ作成手段402で作成さ
れた相関地図データ401に記憶されているリンク間相関
を用いて不明リンクコストを推定するコスト推定装置で
ある。

【００３４】カーナビゲーションシステムを考えたとき
に、リンク間の相関は比較的固定的な性質を持つと考え
られる場合は、相関を計算する地図データ作成手段402
と、作成された相関データを利用してリンクコストを推
定するコスト推定装置403に分離するとよい。

【００３５】相関地図データ401を作成する段階で、実
際のリンクコストを参照しながら、予めリンク間の相関
を求めておく。相関の求め方は実施の形態１と同様であ
る。

【００３６】カーナビゲーション側に搭載されるコスト
推定装置403は、相関地図データ401の相関値を利用する
だけの処理負荷でコストを推定できる点で優れている。

【００３７】なお、提供される渋滞情報の代わりに、実
測したリンク旅行時間データを用いることも考えられ
る。これにより、推定できるリンクの範囲が増えるとい
う効果を持つ。

【００３８】(実施の形態３)図５は、本発明の実施の形
態３におけるコスト推定装置の構成を示したものであ
り、500はコスト推定装置で、505は、コスト推定装置50
0で推定されたコスト値を経路探索に利用する経路探索
手段である。501はリンク旅行時間を記憶する公知の地
図データ、502はリンク旅行時間を公知の方法で測定
し、その測定結果が地図データ501上の値と大きく異な
る場合に実測データをコスト修正メモリ503に出力する
コスト計測手段、503はコスト計測手段から出力される
実測リンク旅行時間を記憶するコスト修正メモリ、504
はコスト修正メモリ503もしくは地図データ501上のリン
ク旅行時間を選択して出力するコスト選択手段である。

【００３９】図５，図６および(表１)を用いてその動作
を説明する。図６は実際の交通網を模式的に表した図で
ある。車が自車位置からゴールまで最短時間で行きたい
場合は、途中の経路601、602のリンク旅行時間を正しく
評価する必要がある。

【００４０】通常は図５における地図データ501に記載
のリンク旅行時間を用いて最適経路を求めている。しか
し、地図データ501に記載されているリンク旅行時間
は、一般的に実測に基づいた時間ではなく、道幅、制限
時速と距離から計算された値であることが多く、実体と
そぐわない例が多く見られる。

【００４１】例えば図６のリンク601と602はほぼ同じ道
幅であるので、地図データ501上では、距離が短い方の
リンク602のリンク旅行時間がリンク601の旅行時間より
短くなっているが、リンク602の実体は、繁華街であ
り、地図データ上はリンク602の旅行時間は300秒と記載
されていても、実体としては500秒かかるということが
あり、このように誤ったリンク旅行時間を用いて経路を
選択すると、混雑した道を案内してしまう等の不都合が
生じる。

【００４２】図５において、コスト計測手段502が地図
データと著しく異なる旅行時間を計測すると、実測コス
トをコスト修正メモリ503に記憶する。

【００４３】

【表１】

【００４４】(表１)にコスト修正メモリ503の中身を示
す。リンク識別子はリンクを識別するための符号であ
る。実測値は平均値の形で保存し、サンプル回数が多け
れば信頼度が高い情報ということになる。サンプル数は
実測回数を記録したものである。重要度は、地図データ
上のコストとのズレの大きさとリンク長から計算される
当該情報の重要度で、コスト修正メモリにデータを記録
する際、メモリが不足した場合、重要度の低いデータを
破棄できるようにし、重要なデータがコスト修正メモリ
に残るようにするためである。

【００４５】図５において、経路探索手段505が経路を
探索する際に、コスト推定装置500に対してコスト値を
要求するが、このときコスト選択手段504はまずコスト
修正メモリ503に修正情報が無いかどうかを見て、あれ
ば修正データを選択し、なければ地図データ501記載の
コストを選択して経路探索手段505に回答する。

【００４６】以上のように、実測により求めた、より正
しいリンク旅行時間をメモリに記憶することで、より正
確な経路案内や到着時間予想が可能となる。

【００４７】地図データにより、たとえ地図データに不
正確な箇所が存在しても、自律的に修正が可能となり、
より正確なリンク旅行時間を用いた経路探索が可能とな
る。

【００４８】(実施の形態４)図７は、本発明の実施の形
態４におけるコスト推定装置700の構成を示したもので
ある。ここでは、実施の形態３におけるコスト計測手段
の代わりに、リンク切断要求手段を701を設けたことを
特徴とする。

【００４９】以上のように構成されたコスト推定装置に
ついて、図７、図８を用いてその動作を説明する。図８
において、801，802はリンクであり、リンク802は一方
通行のため、自車位置からは進入禁止であるにも関わら
ず、地図データの誤りのため、通行可能な扱いとなって
しまっている。

【００５０】ユーザがこうした異常事態に気づいた場
合、リンク切断要求手段701により、問題のリンク(この
場合リンク802)を切断するよう要求できるようにする。

【００５１】ユーザがリンク切断要求手段701から問題
リンクを選択し、問題リンクの切断を要求する。コスト
修正メモリに問題リンクを登録するが、この際、リンク
のコストを無限大に設定する。こうすることで、以降の
探索では問題リンクのコストとしては、地図データのコ
ストの代わりに無限大の値が用いられるので、事実上、
問題のリンクは切断されたことになり、問題リンクを逆
走させる経路案内を防止することができる。

【００５２】なお、以上のようにして蓄積した修正デー
タを通信手段、あるいはオフラインメディアを用いて回
収し、地図データベースの訂正に利用することもでき
る。

【００５３】また、通信手段を通して修正データを他車
と交換できるようにようにすれば、自車の行動半径を越
えて正確な地図を構築することができる。

【００５４】さらに、修正データをオンラインで蓄積す
るサーバを設け、必要に応じて修正データをダウンロー
ド・アップロードできればより広範囲で正確な情報を得
ることが期待できる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、リ
ンク同士の相関、あるいはリンクコスト自体を自律的に
学習することにより、より正確なリンクコストの推定が
可能となり、カーナビゲーションシステムに応用した場
合は、より正確な経路案内や到着時刻予想が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１におけるコスト推定装置
の構成図である。

【図２】リンクとノードからなるグラフ(交通網)例を示
す図である。

【図３】相関が高い場合と低い場合の２リンク間の関係
を示す図である。

【図４】本発明の実施の形態２におけるコスト推定装置
の構成図である。

【図５】本発明の実施の形態３におけるコスト推定装置
の構成図である。

【図６】渋滞状況の異なる交通網についての説明図であ
る。

【図７】本発明の実施の形態４におけるコスト推定装置
の構成図である。

【図８】進入禁止規制のある交通網についての説明図で
ある。

【図９】不具合経路の説明図である。

【図１０】従来のコスト推定装置の構成図である。

【符号の説明】

101…リンク１のコスト、 102…リンク２のコスト、
103…相関計測手段、104…相関記憶手段、 105…コス
ト推定手段、 106…リンク２の推定コスト、201…ノー
ド、 202,202a,202b,202c…リンク、 401…相関地図
データ、 402…地図データ作成手段、 501…地図デー
タ、 502…コスト計測手段、 503…コスト修正メモ
リ、 504…コスト選択手段、 505…経路探索手段、
601,602…経路リンク、 701…リンク切断要求手段。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リンクコストが変動し得るリンクとノー
   ドからなるグラフにおいて、関連するリンク同士のリン
   クコストの相関係数を計測する相関計測手段と、前記相
   関係数を記憶する相関記憶手段と、前記相関記憶手段に
   記憶されているリンクの間の相関係数およびコスト既知
   リンクのリンクコストに基づいてコスト未知リンクのリ
   ンクコストを推定するコスト推定手段とからなることを
   特徴とするコスト推定装置。
2. 【請求項２】 相関を計算すべきリンクの選定にグラフ
   のトポロジを利用することを特徴とする請求項１記載の
   コスト推定装置。
3. 【請求項３】 相関計測手段が計測した相関計数を予め
   相関記憶手段に記憶しておき、前記相関記憶手段を前記
   相関計測手段から分離した状態で、コスト推定手段が前
   記相関記憶手段に記憶されている相関計数とコスト既知
   リンクのリンクコストに基づいてコスト未知リンクのリ
   ンクコストを推定することを特徴とする請求項１または
   ２記載のコスト推定装置。
4. 【請求項４】 不正確なデータが混在するリンクコスト
   データベースを利用するものにおいて、正確なリンクコ
   ストを計測し、前記データベース上の不正確なデータと
   比較を行うコスト計測手段と、不正確なデータを正すた
   めの修正データを記憶するコスト修正メモリと、前記修
   正メモリのデータを優先して出力するコスト選択手段に
   より構成され、前記データベースの不正確さを補正する
   ことを特徴とするコスト推定装置。
5. 【請求項５】 コスト修正メモリが、より不正確さの度
   合いの大きいデータを優先的に修正して記憶することを
   特徴とする請求項４記載のコスト推定装置。
6. 【請求項６】 交通網を扱うリンクコストデータベース
   を利用するものにおいて、進入禁止規則情報が正しく反
   映されていない問題リンクについて、前記問題リンクを
   指定するためのリンク切断要求手段を備え、リンク切断
   要求があった場合は、コスト修正メモリにリンクを無効
   とするデータを格納することを特徴とする請求項４また
   は５記載のコスト推定装置。