JP4539326B2 - ナビゲーション装置 - Google Patents

Description

本発明は、道路リンクの走行所要時間に基づいて目的地までの経路探索や経路誘導を行うナビゲーション装置に関する。

道路に設置されたビーコンなどの感知機から車両の情報を取得して道路リンクの通過時間を計測し、リンク旅行時間としてＦＭやビーコンなどを介して車両に配信し、目的地までの経路探索や誘導に利用するナビゲーション装置が知られている。
また、より正確なリンク旅行時間や、感知機の設置されていない道路リンクのリンク旅行時間を車両に提供するために、情報センターにおいて車両から緯度、経度などのプローブ情報を収集し、リンク旅行時間を算出して車両に提供するナビゲーション装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
特開平７−１２９８９３号公報

ところで、一定時間ごとに取得した緯度経度情報からリンク旅行時間を算出する場合に、緯度経度を取得するためのＧＰＳデータの測位誤差、道路地図データとマップマッチングする場合のマップマッチング誤差、マップマッチングした緯度経度を使ってリンク旅行時間を算出する場合の旅行時間計算誤差などによって、算出結果のリンク旅行時間に実際のリンク旅行時間とかけ離れた大きな誤差（以下、そのような大きな誤差を有するリンク旅行時間を異常値という）が発生し、目的地までの最少所要時間の経路を探索できなかったり、目的地まで最少所要時間で誘導できなかったりすることがある。
上述した従来のナビゲーション装置では、車両側でリンク旅行時間とリンク長から所要速度を算出し、一定速度以上の場合はそのリンク旅行時間を異常値として経路探索や経路誘導に利用しないようにしているが、速度が速い場合や遅い場合に対応できないという問題がある。

時刻、車両位置および車速を時系列に検出し、検出した時刻と車両位置に基づいて道路リンクの走行所要時間（リンク旅行時間）を算出するとともに、道路地図データに基づいて道路リンクの長さを算出し、さらに、リンク旅行時間と道路リンクの長さとに基づいて道路リンクの走行速度（推定車速）を算出するとともに、検出した車速に基づいて道路リンクの平均車速を算出し、道路リンクの平均車速に対する推定車速の誤差を所定値と比較してリンク旅行時間が正確か否かを判定し、正確であると判定されたリンク旅行時間に基づいて経路誘導と経路探索を行う。

本発明によれば、正確なリンク旅行時間を算出でき、正確な経路誘導と経路探索を行うことができる。

《発明の第１の実施の形態》
図１は第１の実施の形態の構成を示す図である。位置情報入力装置１は車両の現在位置に関する情報（緯度、経度など）を入力するための装置であり、ＧＰＳ受信機、入力操作部材（タッチパネル、ボタン、キーボードなど）、有線および無線ネットワーク、ＦＭおよびビーコン放送受信機、携帯電話機などが含まれ、それらの内のいずれかもしくは複数の装置を使用する。

車速情報入力装置２は車両の走行速度を入力する装置であり、車速センサー、ＧＰＳ受信機、車両内ネットワーク、入力操作部材（タッチパネル、ボタン、キーボードなど）、有線および無線ネットワーク、ＦＭおよびビーコン放送受信機、携帯電話機などが含まれ、それらの内のいずれかもしくは複数の装置を使用する。

道路地図データベース３は道路地図データを記憶している。処理装置４はＣＰＵ４ａやメモリ４ｂなどを備え、リンク旅行時間算出処理、車速計算処理、異常値判定処理および出力処理を行う。リンク旅行時間算出処理では、位置情報入力装置１から入力した位置情報の時系列データを道路地図データベース３の道路地図データと照合してマップマッチングを行い、道路リンクごとのリンク旅行時間を算出する。

車速計算処理では、リンク旅行時間とリンク長に基づいて道路リンクごとの平均推定速度（以下、“推定車速”という）を算出するとともに、車速情報入力装置２から入力した車速情報に基づいて道路リンクの“平均車速”を算出する。異常値算出処理では、道路リンクごとの“推定車速”と実際の“平均車速”とを比較して誤差を求め、異常値を判定する。

出力処理では、正確なリンク旅行時間に基づいてディスプレイに目的地や経由地までの所要走行時間を表示する一方、正確なリンク旅行時間を経路探索や経路誘導を行うソフトウエアへ出力し、目的地までの最少所要時間の経路を探索したり、目的地まで最少所要時間で誘導する処理に利用する。

図２は第１の実施の形態の異常値判定処理を示すフローチャートである。処理装置４のＣＰＵ４ａはイグニッションスイッチ（不図示）がオンされると、所定時間ごとにこの異常値判定処理を実行する。ステップ１において位置情報入力装置１から車両の現在位置に関する情報を入力するとともに、車速情報入力装置２から車両の走行速度に関する情報を入力する。

図３に時刻、車両の位置情報および車速情報の時系列データ例を示す。この一実施の形態では２秒ごとに車両の現在位置の緯度、経度を入力し、１秒ごとに車速を入力するものとする。

ステップ２ではリンク旅行時間算出処理を行い、入力した車両位置情報の時系列データを道路地図データベース３の道路地図データと照合してマップマッチングを行い、道路リンクごとのリンク旅行時間を算出する。

図４は、図３に示す位置情報を経路上にマッピングした模式図である。直線と半円で表された部分を経路とし、Ａ、Ｂ、Ｃは２秒おきに入力した車両位置（図３に示す緯度、経度の位置）、Ｂ１はマップマッチングにより推定された緯度、経度の車両位置、Ｂ２は本来入力されているべき緯度、経度の車両位置である。交点α、βは２つの経路が交わる交差点とし、交点αは位置ＡとＢの中点、交点βは位置ＢとＣの中点とする。また、α→Ｂ１→βの経路をリンクＸ、α→Ｂ２→βの経路をリンクＹとする。

今、車両はＯ点からＤ点に向かってリンクＹを経由して走行したとする。ＧＰＳ受信機による位置情報をＡ、Ｂ、Ｃとすると、位置Ｂは測位誤差などによりリンクＸ上にもリンクＹ上にも存在しないため、マップマッチングを実施する。位置Ｂは本来、位置Ｂ２にマッチすべきデータであるが、誤ったマップマッチングの結果、位置Ｂ１にマップマッチングしたとする。その結果、走行経路としてＡ→Ｂ１→Ｃが誤認定され、リンクＸの旅行時間が算出される。

道路地図データベース３から取得したリンクＸのリンク長、すなわちα→Ｂ１間とＢ１→β間をそれぞれ１５．５ｍとする。位置Ｂ１への到着時刻は、図３に示すデータから１０時００分０２秒とされたので、位置αへの到着時刻は比例関係により算出すると、
１０時００分００秒＋２秒×１０ｍ／（１０ｍ＋１５．５ｍ）＝１０時００分００秒８
・・・（１）
と算出される。同様に、位置βへの到着時刻は１０時００分０３秒２と算出される。したがって、リンクＸのリンク旅行時間は２．４秒となる。しかしながら、このリンク旅行時間は間違ったマップマッチングにより算出された時間であり、正しいリンク旅行時間を表していない。

図２のステップ３において車速計算処理を行う。すなわち、上述したリンク旅行時間算出処理で算出したリンク旅行時間とリンク長とに基づいて道路リンクごとの“推定車速”を算出するとともに、車速情報入力装置２から入力した車速情報に基づいて道路リンクの“平均車速”を算出する。リンクＸのリンク旅行時間は２．４秒と算出され、そのリンク長は３１ｍであるから、リンクＸの“推定車速”は次のように算出される。
３１ｍ／２．４秒＝４６．５km/h ・・・（２）
また、リンクＸの“平均車速”は、１０時００分００秒８から１０時００分０３秒２の間の車速の平均とし、
（３５km/h＋３６km/h＋３７km/h）／３＝３６km/h ・・・（３）
と算出される。

ステップ４において異常値算出処理を行って異常値か否かを判定する。すなわち、道路リンクごとの“推定車速”と実際の“平均車速”とを比較して誤差を求め、誤差が所定の割合（判定基準値）、例えば２５％以上の場合は“推定車速”を算出する基になったリンク旅行時間を異常値と判定する。例えば図３および図４に示す例では、“推定車速”は（２）式から４６．５km/hであり、また“平均車速”は（３）式から３６km/hであるから、“推定車速”の“平均車速”からの誤差は、
４６．５km/h−３６km/h＝１０．５km/h ・・・（４）
となり、誤差の“平均車速”に対する割合は、
１０．５km/h／３６km/h＝２９．９％ ・・・（５）
となり、上記判定基準値２５％を超える。

“平均車速”に対する誤差の割合が判定基準値２５％以上の場合はステップ５へ進み、この“推定車速”を算出する基になったリンク旅行時間は異常値であると認定し、処理を終了する。一方、“平均車速”に対する誤差の割合が判定基準値２５％未満の場合は、この“推定車速”を算出する基になったリンク旅行時間は正確な値であるとして処理を終了する。

なお、上述した第１の実施の形態では、リンク単位で推定結果のリンク旅行時間が正確な値であるか異常値であるかを判定する例を示したが、複数のリンクをまとめて一つのリンクと見なし、このような拡大リンク単位でリンク旅行時間の異常判定を行うようにしてもよい。

また、上述した第１の実施の形態では、リンク旅行時間を、リンクの終端前後の点列データを利用して時間を比例配分して算出する例を示したが、複数の点列データを利用して計算するようにしてもよい。

さらに、上述した一実施の形態では“平均車速”を、複数の車速を単純平均して算出する例を示したが、加重平均などの他の手法により算出してもよい。さらにまた、上述した一実施の形態では、誤差の割合により異常値か否かを判定する例を示したが、誤差が予め設定した基準値以上の場合に異常値であると判定してもよい。

このように第１の実施の形態によれば、時刻、車両位置および車速を時系列に検出し、検出した時刻と車両位置に基づいて道路リンクの走行所要時間（リンク旅行時間）を算出するとともに、道路地図データに基づいて道路リンクの長さを算出し、さらに、リンク旅行時間と道路リンクの長さとに基づいて道路リンクの走行速度（推定車速）を算出するとともに、検出した車速に基づいて道路リンクの平均車速を算出し、道路リンクの平均車速に対する推定車速の誤差を所定値と比較してリンク旅行時間が正確な値か否かを判定し、正確な値であると判定されたリンク旅行時間に基づいて経路誘導と経路探索を行うようにしたので、正しいリンク旅行時間に基づいて正確な経路誘導と経路探索を行うことができる。

《発明の第２の実施の形態》
図５に示すように、各車両からプローブ交通情報センターへ位置情報と車速情報を提供し、プローブ交通情報センターにおいて、複数の車両から得た位置情報と車速情報に基づいてリンク旅行時間を算出するとともに、算出結果のリンク旅行時間に対して上述した第１の一実施の形態の異常値判定処理を施し、異常値を排除した正確なリンク旅行時間を車両へ配信する第２の実施の形態を説明する。

図６は、第２の実施の形態の車両側の構成とプローブ交通情報センター側の構成を示す図である。なお、図１に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して相違点を中心に説明する。また、図６では１台の車両の構成を示すが、多くの車両にも同様な構成の装置が搭載されている。

車両側の処理装置４Ａは、通信装置６を介してプローブ交通情報センター１０と交信し、車両の位置情報と車速情報を出力するとともに、プローブ交通情報センター１０からリンク旅行時間を入力する。通信装置６は携帯電話や専用の無線通信装置であり、プローブ交通情報センター１０の通信装置１３と情報の授受を行う。

車両側で入手した位置情報と車速情報は、図３に示すような時系列データの形式に加工されてプローブ交通情報センター１０へ送られる。なお、車両側で位置情報と車速情報を入手するたびにプローブ交通情報センター１０へ送ってもよいし、メモリ４ｂに一時記憶し、一定時間蓄積して複数の情報をまとめて送るようにしてもよい。また、この一実施の形態では車両において入手した位置情報と車速情報を無線通信によりプローブ交通情報センター１０へ送る例を示すが、それらの情報をメモリカードなどの記録媒体に記録してプローブ交通情報センター１０へ送るようにしてもよい。

プローブ交通情報センター１０には道路地図データベース１１、処理装置１２、通信装置１３などが設置されている。道路地図データベース１１は道路地図データを記憶している。処理装置１２はＣＰＵ１２ａ、メモリ１２ｂなどを備え、上述したリンク旅行時間算出処理、車速計算処理および異常値判定処理を行う他、正確なリンク旅行時間を各車両に配信する処理を行う。通信装置１３は携帯電話や専用の無線通信装置であり、車両側の通信装置６と情報の授受を行う。

図７(ａ)は車両側で実行される処理を示すフローチャートであり、図７(ｂ)はプローブ交通情報センター側で実行される処理を示すフローチャートである。これらのフローチャートにより、第２の実施の形態の動作を説明する。車両側の処理装置４Ａはイグニッションスイッチ（不図示）がオンされると、図７(ａ)に示す処理を繰り返し実行する。また、プローブ交通情報センター１０の処理装置１２は常に図７(ｂ)に示す処理を繰り返し実行する。

車両側処理装置４Ａは、ステップ１１で位置情報入力装置１から車両の現在位置に関する情報を入力するとともに、車速情報入力装置２から車両の走行速度に関する情報を入力する。続くステップ１２で入手した位置情報と車速情報を図３に示すような形式の時系列データに加工し、通信装置６を介してプローブ交通情報センター１０へ送信する。

プローブ交通情報センター１０の処理装置１２は、ステップ２１で通信装置１３を介して車両側から送られた位置情報と車速情報を受信する。続くステップ２２において上述したリンク旅行時間算出処理を行い、入力した車両位置情報の時系列データを道路地図データベース３の道路地図データと照合してマップマッチングを行い、道路リンクごとのリンク旅行時間を算出する。

次に、プローブ交通情報センター１０の処理装置１２は、ステップ２３で車速計算処理を行う。すなわち、上述したリンク旅行時間算出処理で算出したリンク旅行時間とリンク長とに基づいて道路リンクごとの“推定車速”を算出するとともに、車速情報入力装置２から入力した車速情報に基づいて道路リンクの“平均車速”を算出する。

プローブ交通情報センター１０の処理装置１２は、ステップ２４において異常値算出処理を行って異常値か否かを判定する。すなわち、道路リンクごとの“推定車速”と実際の“平均車速”とを比較して誤差を求め、誤差が所定の割合、例えば２５％以上の場合は“推定車速”を算出する基になったリンク旅行時間を異常値と判定する。

さらに、プローブ交通情報センター１０の処理装置１２は、ステップ２５で図８に示すようにリンク旅行時間の中から異常値を排除し、正確なリンク旅行時間を通信装置１３を介して車両へ配信する。図８において、リンク番号１０２では“平均車速”の２９km/hに対し“推定車速”が６８km/hであり、明らかに判定基準値２５％を超えるので、リンク番号１０２のリンク旅行時間１０ｓｅｃを異常値として排除する。

なお、リンク旅行時間をメモリカードなどの記録媒体に記録して車両に提供するようにしてもよい。また、複数の車両の位置情報と車速情報に基づいて算出した複数のリンク旅行時間を集計し、平均化などの処理を行ってから車両へ提供するようにしてもよい。

車両側処理装置４Ａは、ステップ１３でプローブ交通情報センター１０から通信装置６を介してリンク旅行時間情報を受信し、続くステップ１４でリンク旅行時間情報に基づいて目的地や経由地までの所要走行時間を表示するとともに、目的地までの経路探索や経路誘導などを行う。

このように第２の実施の形態によれば、車載ナビゲーション装置で時刻、車両位置および車速の時系列データを検出してプローブ交通情報センターへ送り、プローブ交通情報センターにおいて、リンク旅行時間算出処理、車速計算処理および異常値判定処理を行い、正確なリンク旅行時間を車載ナビゲーション装置へ配信するようにしたので、車載ナビゲーション装置にリンク旅行時間算出処理、車速計算処理および異常値判定処理を行う特別な機能を備える必要がなく、車載ナビゲーション装置を簡略化しながら、正しいリンク旅行時間に基づいて正確な経路誘導と経路探索を行うことができる。

《発明の第３の実施の形態》
この第３の実施の形態では、図９に示すように、各車両において、入手した位置情報と車速情報に基づいてリンク旅行時間を算出し、算出結果のリンク旅行時間に対して第１の実施の形態の異常値判定処理を施し、異常値を排除した正確なリンク旅行時間をプローブ交通情報センターへ送信する。プローブ交通情報センターでは、各車両から入手した正確なリンク旅行時間を他の車両へ配信する。

図１０は、第３の実施の形態の車両側の構成とプローブ交通情報センター側の構成を示す図である。なお、図１および図６に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して相違点を中心に説明する。また、図１０では１台の車両の構成を示すが、多くの車両にも同様な構成の装置が搭載されている。

車両側の処理装置４Ｂは、図２に示す処理を実行して正確なリンク旅行時間を求め、正確なリンク旅行時間を通信装置６を介してプローブ交通情報センター１０へ送信するとともに、他車のリンク旅行時間をプローブ交通情報センター１０から受信する。プローブ交通情報センター１０の処理装置１２Ａは通信装置１３を介して各車両と通信を行い、各車両から正確なリンク旅行時間を入手するとともに、各車両へ正確なリンク旅行情報を配信する。

なお、リンク旅行時間をメモリカードなどの記録媒体に記録して車両に提供するようにしてもよい。また、複数の車両から得られた複数のリンク旅行時間を集計し、平均化などの処理を行ってから車両へ提供するようにしてもよい。

このように第３の実施の形態によれば、車載ナビゲーション装置で時刻、車両位置および車速の時系列データを検出し、時系列データに基づいてリンク旅行時間算出処理、車速計算処理および異常値判定処理を行い、正確なリンク旅行時間をプローブ交通情報センターへ送るとともに、プローブ交通情報センターから複数の車載ナビゲーション装置へ正確なリンク旅行時間を配信するようにしたので、プローブ情報システムにおける通信トラフィックの改善を図りながら、正しいリンク旅行時間に基づいて正確な経路誘導と経路探索を行うことができる。

特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、位置情報入力装置１および車速時の入力装置２が時系列データ検出手段を、処理装置４、４Ａ、４Ｂ、１２、１２Ａがリンク旅行時間算出手段、リンク長算出手段、推定車速算出手段、平均車速算出手段およびリンク旅行時間判定手段を、通信装置６、１３が送信手段および受信手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記の実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項との対応関係になんら限定も拘束もされない。

第１の実施の形態の構成を示す図である。 第１の実施の形態の動作を示すフローチャートである。 車両の位置情報と車速情報の時系列データ例を示す図である。 図３に示す位置情報を経路上にマッピングした模式図である。 第２の実施の形態の全体構成を示す図である。 第２の実施の形態の車両側の構成とプローブ交通情報センター側の構成を示す図である。 (ａ)は車両側で実行される処理を示すフローチャートであり、(ｂ)はプローブ交通情報センター側で実行される処理を示すフローチャートである。 異常なリンク旅行時間の排除例を示す図である。 第３の実施の形態の全体構成を示す図である。 第３の実施の形態の車両側の構成とプローブ交通情報センター側の構成を示す図である。

符号の説明

１ 位置情報入力装置
２ 車速情報入力装置
３、１１ 道路地図データベース
４、４Ａ、４Ｂ 処理装置
４ａ ＣＰＵ
４ｂ メモリ
５ 出力装置
６ 通信装置
１０ プローブ交通情報センター
１２、１２Ａ 処理装置
１３ 通信装置

Claims (4)

1. 時刻、車両位置および車速を時系列に検出する時系列データ検出手段と、
   前記時系列データ検出手段により検出した時刻と車両位置に基づいて、道路リンクの走行所要時間（以下、リンク旅行時間という）を算出するリンク旅行時間算出手段と、
   道路地図データに基づいて道路リンクの長さを算出するリンク長算出手段と、
   前記リンク旅行時間と前記道路リンクの長さとに基づいて、道路リンクの走行速度（以下、推定車速という）を算出する推定車速算出手段と、
   前記検出手段により検出した車速に基づいて道路リンクの平均車速を算出する平均車速算出手段と、
   道路リンクの前記平均車速に対する前記推定車速の誤差を所定値と比較して前記リンク旅行時間が正確か否かを判定するリンク旅行時間判定手段とを備え、
   前記リンク旅行時間判定手段により正確であると判定された前記リンク旅行時間に基づいて経路誘導と経路探索を行うことを特徴とするナビゲーション装置。
2. 複数の車両に搭載されたナビゲーション装置と情報センターとから成るナビゲーションシステムにおいて、
   前記車載ナビゲーション装置は、時刻、車両位置および車速を時系列に検出する時系列データ検出手段と、前記時系列データ検出手段で検出された時刻、車両位置および車速を前記情報センターへ送信する送信手段と、前記情報センターから後記リンク旅行時間を受信する受信手段とを備え、
   前記情報センターは、前記車載ナビゲーション装置から時刻、車両位置および車速の時系列データを受信する受信手段と、前記車載ナビゲーション装置から受信した時刻と車両位置に基づいて道路リンクの走行所要時間（リンク旅行時間という）を算出するリンク旅行時間算出手段と、道路地図データに基づいて道路リンクの長さを算出するリンク長算出手段と、前記リンク旅行時間と前記道路リンクの長さとに基づいて道路リンクの走行速度（以下、推定車速という）を算出する推定車速算出手段と、前記車載ナビゲーション装置から受信した車速に基づいて道路リンクの平均車速を算出する平均車速算出手段と、道路リンクの前記平均車速に対する前記推定車速の誤差を所定値と比較して前記リンク旅行時間が正確か否かを判定するリンク旅行時間判定手段と、前記リンク旅行時間判定手段により正確であると判定された前記リンク旅行時間を前記車載ナビゲーション装置へ送信する送信手段とを備えることを特徴とするナビゲーションシステム。
3. 複数の車両に搭載されたナビゲーション装置と情報センターとから成るナビゲーションシステムにおいて、
   前記車載ナビゲーション装置は、時刻、車両位置および車速を時系列に検出する時系列データ検出手段と、前記時系列データ検出手段により検出した時刻と車両位置に基づいて道路リンクの走行所要時間（以下、リンク旅行時間という）を算出するリンク旅行時間算出手段と、道路地図データに基づいて道路リンクの長さを算出するリンク長算出手段と、前記リンク旅行時間と前記道路リンクの長さとに基づいて道路リンクの走行速度（以下、推定車速という）を算出する推定車速算出手段と、前記検出手段により検出した車速に基づいて道路リンクの平均車速を算出する平均車速算出手段と、道路リンクの前記平均車速に対する前記推定車速の誤差を所定値と比較して前記リンク旅行時間が正確か否かを判定するリンク旅行時間判定手段と、前記リンク旅行時間判定手段により正確であると判定された前記リンク旅行時間を前記情報センターへ送信する送信手段と、前記情報センターから前記リンク旅行時間を受信する受信手段とを備え、
   前記情報センターは、前記車載ナビゲーション装置から前記リンク旅行時間を受信する受信手段と、受信した前記リンク旅行時間を複数の前記車載ナビゲーション装置に送信する送信手段とを備えることを特徴とするナビゲーションシステム
4. 時刻、車両位置および車速を時系列に検出し、検出した時刻と車両位置に基づいて道路リンクの走行所要時間（以下、リンク旅行時間という）を算出するとともに、道路地図データに基づいて道路リンクの長さを算出し、さらに、前記リンク旅行時間と前記道路リンクの長さとに基づいて道路リンクの走行速度（以下、推定車速という）を算出するとともに、検出した車速に基づいて道路リンクの平均車速を算出し、道路リンクの前記平均車速に対する前記推定車速の誤差を所定値と比較して前記リンク旅行時間が正確か否かを判定し、正確であると判定された前記リンク旅行時間を経路誘導と経路探索に用いることを特徴とするリンク旅行時間の算出方法。

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