JP2001153671A - ナビゲーション装置及び方法並びにナビゲーション用ソフトウェアを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 迅速かつ高品質な経路探索を行うナビゲーシ
ョンの技術を提供する。 【解決手段】 互いに隣接しないブロック間の、例え
ば境界ノード同士をつなぐ経路について、予め経路計算
された経路のデータをブロック間経路データベース１２
２に記録しておいて実際の経路探索に用いることで、経
路計算所要時間を短縮する。予め経路計算しておくブロ
ック間の経路については、その後の処理で従来の方向性
探索法や階層化法のように計算時間を意識する必要がな
く、経路計算所要時間全体に実質的に影響するのは両端
のブロック内に関する計算量となるため、複雑な手法や
条件判断を使って最小コストにより近い経路を計算して
も、全体の計算量はわずかで済み、経路の質についても
向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車などの移動
体に搭載して道案内を行うためのナビゲーションの技術
の改良に関するもので、特に、迅速かつ高品質な経路探
索を行うようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車などの移動体に搭載し、指
定された目的地までの最適な経路を計算（探索とも呼
ぶ）し案内するための技術として、ナビゲーション装置
が知られている。このナビゲーション装置は、ＧＰＳ航
法やジャイロなどを用いた自律航法に基づいて自車の現
在位置をリアルタイムに計算し、周辺道路地図上で自車
位置を表示しながら、経路にしたがって交差点の進行方
向などを画面表示や合成音声などで案内するものであ
る。

【０００３】また、このようなナビゲーションシステム
が利用するデータは、ＣＤ−ＲＯＭなどに記録され、表
示地図用データベースと、経路探索用データベースと、
を含んでいる。このうち、前者の表示地図用データベー
スは、主に、ガソリンスタンドといった目標物（ランド
マークと呼ぶ）など地図表示用データを格納するもの
で、後者の経路探索用データベースは、主に、道路のネ
ットワーク構造や道路区間ごとの距離や道幅といった経
路探索用データ（道路データとも呼ぶ）を格納するもの
である。

【０００４】ところで、道路のネットワーク構造は非常
に複雑であるため、経路探索用データベースにおいて、
必要な道路網を単一平面のネットワークで表現すること
は、読み込みに必要なメモリ領域や計算時間の点から非
現実的である。すなわち、ナビゲーション装置における
経路探索用データベースについては、メモリ上への読み
込みなどを考慮し、２次元メッシュで区切られた領域な
ど、所定の単位ごとに分割する手法が従来から知られて
おり、典型的には、図９に例示するような階層構造が用
いられる。

【０００５】この例は、各層のネットワークが、２次元
メッシュを単位とした一定のデータ量までのブロックに
分割され、各階層のブロックは、最下層では詳細な道路
から高速道路までのすべての道路を含むネットワークを
表し、上層に移るに従って詳細な道路を削ったネットワ
ークを表すようになり、最上層では、高速道路、有料道
路等の重要幹線からなるネットワークを表す。

【０００６】このような分割のためには、図２に例示す
るように、複数のブロックにまたがる道路は、ブロック
の境界で切断する必要がある。ここで、道路データは、
交差点などを表すノード間を、その間の道路区間を表す
リンクで接続することによって表されるが、ブロックに
よる切断の場合、切断された部分には情報を付加するた
めの点すなわちノード（境界ノードと呼ぶ）を発生さ
せ、別ブロックの道路に接続性があることを表す情報
（接続情報と呼ぶ）を各境界ノードに持たせることで、
複数ブロックにまたがる経路探索を可能としている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】また、与えられた現在
地から目的地への経路を経路探索用データに基づいて探
索するアルゴリズムを経路探索アルゴリズムと呼び、こ
の経路探索アルゴリズムについては、ノードをリンクで
つないだネットワークにおける最短経路問題として、計
算幾何学分野で研究されている。このような経路探索ア
ルゴリズムの一例としてダイクストラ法を挙げることが
できる。

【０００８】ダイクストラ法は、図１０に例示するよう
に、道路の各区間ごとに距離などをコストとして各経路
のコストの合計（評価コストと呼ぶ）を評価し、この評
価コストの計算を出発地と目的地の双方から同心円状に
展開し、評価コストの対象となっている経路同士を互い
に到達させることで、出発地と目的地とを最小コストで
結ぶ最適な経路を探索するものである。なお、図１０及
び図１１における探索範囲は、評価コスト計算の対象と
して順次拡大していく範囲を意味する。

【０００９】これに対し、他の経路探索アルゴリズムと
して、図１１に例示するように、出発地と目的地をそれ
ぞれ中心としたコスト評価に方向性を導入することで、
それぞれの方向からコスト評価の対象とする経路とし
て、互いに到達できる可能性が高いものを優先するアル
ゴリズムも知られている。このアルゴリズムを仮に「方
向性探索法」と呼ぶこととする。これらダイクストラ法
と方向性探索法との比較では、方向性探索法の方が一般
的に探索木の広がりが小さいため、経路探索の所要時間
は短くて済むと考えられる。

【００１０】さらに、これらダイクストラ法や方向性探
索法に階層化法を加えたアルゴリズムなども知られてい
る。ここで、階層化法は、出発地、目的地付近では、細
い道のような詳細な道路を使用する可能性が高いが、中
間付近では主要幹線道路を使用するという考えに基づい
たものである。この階層化法では、例えば、出発地や目
的を中心として開始する評価コストの計算において、は
じめに階層構造の最下層のネットワークを使用し、計算
対象の経路として、ある程度主要な幹線道路のリンクあ
るいは主要なノードが見つかると、上位の層を使用して
計算を行う。

【００１１】この場合、上位の層に行けば行くほど、詳
細な道路がなくなるため、図９に例示したように、１ブ
ロックの範囲が下層の数倍の範囲に相当するようにな
る。そのため、方向性探索法と階層化法の組合せを用い
ることで、経路探索の所要時間は効果的に短縮されると
考えられる。

【００１２】ところで、経路探索の評価コストは、例え
ば道路区間ごとに、距離を表すリンク長、高速・有料・
国道などの道路種別、幅員、右左折回数、本線や側道と
いったリンク種別などに基づいて決定され、コスト評価
に基づく経路探索では、これらを考慮し、ドライバが運
転しやすいと考えられる経路を選定するのが一般的であ
る。具体的には、いかにコストの小さく最適な経路を発
見するかが、経路探索の品質を左右する。

【００１３】以上のように経路探索アルゴリズムでは、
方向性探索法、階層化法等のアルゴリズムを使用するこ
とにより、経路探索時間が短縮すると考えられるが、こ
のように経路探索時間を短縮するアルゴリズムが、経路
探索の品質すなわち経路探索で得られるルートの質につ
いても最善とは限らない。

【００１４】すなわち、求められる経路をできるだけ最
小コストに近づけて経路探索の品質を向上させるために
は、複雑な条件判断や広い探索範囲が効果的である。具
体例としては、階層化法におけるような詳細な道路を、
探索中でも所定の条件の場合には考慮しないようにした
り、また、方向性探索法における探索の方向性につい
て、図１０に例示したダイクストラ法の探索範囲に準じ
て同心円状に近づけるなどの手法が考えられる。

【００１５】しかし、このような条件判断や同心円状に
近い探索範囲を用いると、その結果として、それだけ計
算処理量が増えるため、経路の探索所要時間については
長くなるなどの負担が生じる。

【００１６】また、ＣＤ−ＲＯＭなど低速な外部記憶装
置にアクセスしてブロックのデータをメモリ上に読み込
む処理は、コンピュータによる命令処理時間と比較して
１回あたりかなり長時間を要する。そして、従来のダイ
クストラ法や方向性探索法では、例えば出発地が北海道
方面のブロック、目的地が九州方面のブロックのように
長距離の場合、その間に多数のブロックが存在するた
め、そのような読み込み処理がいくつのブロックについ
て必要となり、どの程度の時間を要するか予測が困難で
ある。このため、経路探索所要時間抑制の観点から、経
路の質を優先したアルゴリズムを採用することは困難で
あった。

【００１７】以上のように、従来では、階層化されたデ
ータベースと経路探索アルゴリズムを組み合わせる場
合、経路探索の所要時間の短さと経路の質がトレードオ
フの関係となり、迅速かつ高品質な経路探索は困難とい
う問題点があった。

【００１８】本発明は、上記のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたもので、その目的は、迅速
かつ高品質な経路探索を行うナビゲーションの技術すな
わち、ナビゲーション装置及び方法並びにナビゲーショ
ン用ソフトウェアを記録した記録媒体を提供することで
ある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明は、道路のネットワーク構造を表す
道路データに基づいて、与えられた出発地から目的地ま
での経路を計算及び案内するためのナビゲーション装置
において、前記道路データを複数の領域ごとのブロック
に分割して予め記憶するための第１の記憶手段と、互い
に隣接しないブロック間について、各道路が各ブロック
に出入りする各地点に対応する各境界ノード間のブロッ
ク間経路を予め記憶するための第２の記憶手段と、経路
の計算に係る前記出発地を含むブロック及び前記目的地
を含むブロックを両端ブロックとして検出するためのブ
ロック検出手段と、前記各両端ブロックにおいてそれぞ
れ、出発地及び目的地との間のコストが最適となる最適
境界ノードまでの各詳細経路を、前記道路データに基づ
いて計算するための詳細経路計算手段と、前記各最適境
界ノード間のブロック間経路を、前記第２の記憶手段か
ら中間経路として選択するための中間経路選択手段と、
前記各詳細経路と前記中間経路とを結合することによっ
て全体の経路を得るための経路結合手段と、を備えたこ
とを特徴とする。請求項４の発明は、請求項１の発明を
方法という観点から把握したもので、道路のネットワー
ク構造を表す道路データに基づいて、与えられた出発地
から目的地までの経路を計算及び案内するためのナビゲ
ーション方法において、前記道路データを複数の領域ご
とのブロックに分割して第１の記憶手段に予め記憶させ
ておき、互いに隣接しないブロック間について、各道路
が各ブロックに出入りする各地点に対応する各境界ノー
ド間のブロック間経路を第２の記憶手段に予め記憶させ
ておき、経路の計算に係る前記出発地を含むブロック及
び前記目的地を含むブロックを両端ブロックとして検出
するためのステップと、前記各両端ブロックにおいてそ
れぞれ、出発地及び目的地との間のコストが最適となる
最適境界ノードまでの各詳細経路を、前記道路データに
基づいて計算するためのステップと、前記各最適境界ノ
ード間のブロック間経路を、前記第２の記憶手段から中
間経路として選択するためのステップと、前記各詳細経
路と前記中間経路とを結合することによって全体の経路
を得るためのステップと、を含むことを特徴とする。請
求項６の発明は、請求項１，４の発明を、コンピュータ
のソフトウェアを記録した記録媒体という観点から把握
したもので、コンピュータを用いて、道路のネットワー
ク構造を表す道路データに基づいて、与えられた出発地
から目的地までの経路を計算及び案内するためのナビゲ
ーション用ソフトウェアを記録した記録媒体において、
そのソフトウェアは前記コンピュータに、前記道路デー
タを複数の領域ごとのブロックに分割して第１の記憶手
段に予め記憶させておき、互いに隣接しないブロック間
について、各道路が各ブロックに出入りする各地点に対
応する各境界ノード間のブロック間経路を第２の記憶手
段に予め記憶させておき、経路の計算に係る前記出発地
を含むブロック及び前記目的地を含むブロックを両端ブ
ロックとして検出させ、前記各両端ブロックにおいてそ
れぞれ、出発地及び目的地との間のコストが最適となる
最適境界ノードまでの各詳細経路を、前記道路データに
基づいて計算させ、前記各最適境界ノード間のブロック
間経路を、前記第２の記憶手段から中間経路として選択
させ、前記各詳細経路と前記中間経路とを結合すること
によって全体の経路を得させることを特徴とする。請求
項２の発明は、道路のネットワーク構造を表す道路デー
タに基づいて、与えられた出発地から目的地までの経路
を計算及び案内するためのナビゲーション装置におい
て、前記道路データを複数の領域ごとのブロックに分割
して予め記憶するための第１の記憶手段と、互いに隣接
しないブロック間の経路を予め記憶するための第２の記
憶手段と、経路の計算に係る前記出発地を含むブロック
及び前記目的地を含むブロックを両端ブロックとして検
出するためのブロック検出手段と、検出された前記各両
端ブロック間の経路を、前記第２の記憶手段から読み出
し中間経路として選択するための中間経路選択手段と、
選択された前記中間経路と前記各両端ブロックとの各接
点を抽出するための接点抽出手段と、前記各両端ブロッ
クにおいて、各接点と出発地及び目的地との間の各詳細
経路を、前記道路データに基づいて計算するための詳細
経路計算手段と、前記各詳細経路と前記中間経路とを結
合することによって全体の経路を得るための経路結合手
段と、を備えたことを特徴とする。請求項５の発明は、
請求項２の発明を方法という観点から把握したもので、
道路のネットワーク構造を表す道路データに基づいて、
与えられた出発地から目的地までの経路を計算及び案内
するためのナビゲーション方法において、前記道路デー
タを複数の領域ごとのブロックに分割して第１の記憶手
段に予め記憶させておき、互いに隣接しないブロック間
の経路を第２の記憶手段に予め記憶させておき、経路の
計算に係る前記出発地を含むブロック及び前記目的地を
含むブロックを両端ブロックとして検出するためのステ
ップと、検出された前記各両端ブロック間の経路を、前
記第２の記憶手段から読み出し中間経路として選択する
ためのステップと、選択された前記中間経路と前記各両
端ブロックとの各接点を抽出するためのステップと、前
記各両端ブロックにおいて、各接点と出発地及び目的地
との間の各詳細経路を、前記道路データに基づいて計算
するためのステップと、前記各詳細経路と前記中間経路
とを結合することによって全体の経路を得るためのステ
ップと、を含むことを特徴とする。請求項３の発明は、
道路のネットワーク構造を領域ごとのブロックに分割し
て表す道路データに基づいて、与えられた出発地から目
的地までの経路を計算及び案内するためのナビゲーショ
ン方法において、前記出発地及び目的地を含む各ブロッ
ク間について予め計算されたブロック間経路と、経路計
算の都度、前記出発地及び目的地をそれぞれ含む各ブロ
ック内について計算した詳細経路と、を結合することに
よって出発地から目的地に至る全体の経路を計算するこ
と、を特徴とする。以上のような本発明では、互いに隣
接しないブロック間の例えば境界ノード同士をつなぐ経
路について、予め経路計算された経路のデータを外部記
憶装置などに記録しておいて実際の経路探索に用いるこ
とで、経路計算所要時間を短縮することができる。ま
た、予め経路計算しておくブロック間の経路について
は、その後の処理で従来の方向性探索法や階層化法のよ
うに計算時間を意識する必要がなく、経路計算所要時間
全体に実質的に影響するのは両端のブロック内に関する
計算量となる。このため、複雑な手法や条件判断を使っ
て最小コストにより近い経路を計算しても、全体の計算
量はわずかで済み、経路の質についても向上する。

【００２０】

【発明の実施の形態】次に、本発明に関する複数の実施
の形態（実施形態と呼ぶ）について、図面を参照して具
体的に説明する。なお、各実施形態は、各種ハードウェ
ア装置を備えたコンピュータをソフトウェアによって制
御することで実現でき、そのようなソフトウェアについ
ては、上記従来技術と共通の部分には従来技術で説明し
た手法も利用され、前記コンピュータのＣＰＵといった
物理的処理装置を活用することでこの発明の作用効果を
実現する。

【００２１】但し、この場合の具体的な実現形態は、回
路構成、ソフトウェアに任せる範囲、ソフトウェアの表
現形式など各種考えられ、例えば、そのようなソフトウ
ェアを記録した、コンピュータによる読み取り可能な記
録媒体は単独でも本発明の一態様である。このため、以
下では、本発明や各実施形態に含まれる個々の機能を実
現する仮想的回路ブロックを用いて本発明や各実施形態
を説明する。

【００２２】〔１．第１実施形態の構成〕まず、第１実
施形態は、移動体である自動車に搭載し、道路のネット
ワーク構造を表す道路データに基づいて、与えられた出
発地から目的地までの経路を計算及び案内するためのナ
ビゲーション装置と、このナビゲーション装置上で実行
されるナビゲーション方法を示すもので、これらを実現
するためのナビゲーション用ソフトウェアを記録した記
録媒体として把握することもできる。

【００２３】特に、第１実施形態は、上記のようなナビ
ゲーションの技術において、迅速かつ高品質な経路探索
を行うようにした例であり、図１は、第１実施形態の構
成を示す機能ブロック図である。

【００２４】〔１−１．全体の構成〕すなわち、第１実
施形態は、絶対位置・方位検出部１と、相対方位検出部
２と、車速検出部３と、メインＣＰＵ及びその周辺回路
４と、メモリ群Ｍと、ユーザインタフェース部９と、表
示部１０と、入力部１１と、ＣＤ−ＲＯＭ制御部１２
と、ＦＭ多重受信及び処理部１３と、を備えている。

【００２５】このうち、絶対位置・方位検出部１は、本
装置が搭載された自動車（自車と呼ぶ）の現在位置すな
わち自車位置について、地表での絶対的な位置座標や方
位を計算するために、例えば、ＧＰＳ衛星から送られて
くるＧＰＳ電波をアンテナやレシーバなどで受信するた
めの部分である。また、相対方位検出部２は、ジャイロ
などを使って自車の相対的な方位を検出するための部分
である。また、車速検出部３は、自車の速度を計算する
ために、自動車より得られる車速パルスを処理するため
の部分である。

【００２６】また、メインＣＰＵ及びその周辺回路４
は、本装置全体を制御する制御回路の役割を果たす部分
である。また、メモリ群Ｍは、本装置が動作するのに必
要な各種のメモリである。これらのメモリのうち、例え
ば、ＲＯＭ５は、ＢＩＯＳやブートアッププログラムな
どを予め格納し、本装置の起動時等にメインＣＰＵ及び
その周辺回路４によってアクセスされる。また、ダイナ
ミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）６については、ワークエリア
などに使われる他、本装置の各機能を実現するためのコ
ンピュータプログラムがロードされる。

【００２７】また、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）７
は、不揮発性メモリであり、すなわち、自動車のアクセ
サリ電源など本装置のメイン電源がオフになっている間
も、バッテリーバックアップされることで、電源がオン
になったときのためにメモリ内容を保持するものであ
る。また、ＶｉｄｅｏＲＡＭ（ＶＲＡＭ）８は、表示部
１０でビデオ表示を行うためのメモリである。

【００２８】また、表示部１０は、地図や操作メニュー
など各種の情報を、図示しない液晶表示パネルや音声合
成装置などを使って出力するための部分であり、入力部
１１は、リモコン用ユニットなどに備えられた操作キー
などを使ってユーザが命令や目的地などさまざまな情報
を本装置に入力するための部分である。また、ユーザイ
ンタフェース部９は、Ｉ／Ｏ制御回路やドライバなどを
使って、表示部１０及び入力部１１と、メインＣＰＵ及
びその周辺回路４とを結ぶユーザインタフェースであ
る。

【００２９】また、ＣＤ−ＲＯＭ制御部１２は、ＣＤ−
ＲＯＭに記録されたナビゲーションシステム用のソフト
ウェアと、このソフトウェアが用いるデータを記録した
データベースと、を読み出すための手段である。このＣ
Ｄ−ＲＯＭ制御部１２は、図示はしないが、記憶媒体と
してのＣＤ−ＲＯＭと、このＣＤ−ＲＯＭからデータを
読み出すためのＣＤ−ＲＯＭドライブとを備えている。

【００３０】また、前記ＣＤ−ＲＯＭは、表示地図用デ
ータベースの他に、経路探索用データベースとして、階
層経路データベース１２１と、ブロック間経路データベ
ース１２２と、を備えている。このうち階層経路データ
ベース１２１は、道路のネットワーク構造を表す道路デ
ータを、複数の領域ごとのブロックに分割して予め記憶
するための第１の記憶手段である。また、ブロック間経
路データベース１２２は、互いに隣接しないブロック間
について、各道路が各ブロックに出入りする各地点に対
応する各境界ノード間のブロック間経路を予め記憶する
ための第２の記憶手段である。

【００３１】また、ＦＭ多重受信及び処理部１３は、Ｆ
Ｍ放送波を受信するための部分であり、併せて、受信し
た電波からＶＩＣＳの交通情報を取り出すといった処理
を行うように構成してもよい。

【００３２】〔１−２．メインＣＰＵ及びその周辺回路
の役割〕さらに、メインＣＰＵ及びその周辺回路４は、
上記のようなソフトウェアの作用によって、現在位置計
算部４０と、目的地指定部４１と、ブロック検出部４２
と、詳細経路計算部４０５と、中間経路選択部４０３
と、経路結合部４６と、案内部４８と、としての役割を
果たすように構成されている。

【００３３】このうち現在位置計算部４０は、自車の現
在位置すなわち自車位置を計算するための手段であり、
具体的には、ＧＰＳ航法測位と自律航法測位とを組み合
わせることで自車位置を計算するように構成されてい
る。ここで、ＧＰＳ航法測位は、人工衛星からの電波に
基づいて絶対位置・方位検出部１から得られる情報を使
って現在位置を計算するものである。また、自律航法測
位は、地磁気及び自車の速度に基づいて相対方位検出部
２及び車速検出部３から得られる情報を使って現在位置
を計算するものである。

【００３４】また、目的地指定部４１は、本装置による
道案内の目的地を指定するための手段であり、目的地
は、例えば、表示部１０に画面表示される地図上からカ
ーソルで指定したり、自車位置付近のガソリンスタン
ド、コンビニエンスストア、ファミリーレストランとい
った条件に基づいて地図データのなかから検索し、検索
結果から指定すればよい。

【００３５】また、ブロック検出部４２と、詳細経路計
算部４０５と、中間経路選択部４０３と、経路結合部４
６と、は、現在位置などの出発地から、与えられた目的
地に至る経路を探索するための経路探索手段を構成して
いる。このうち、ブロック検出部４２は、経路の計算に
係る出発地を含むブロック及び目的地を含むブロックを
両端ブロックとして検出するためのブロック検出手段で
ある。

【００３６】また、詳細経路計算部４０５は、各両端ブ
ロックにおいてそれぞれ、出発地及び目的地との間のコ
ストが最適すなわち最小となる最適境界ノードまでの各
詳細経路を、階層経路データベース１２１に格納された
道路データに基づいて計算するための詳細経路計算手段
である。

【００３７】また、中間経路選択部４０３は、前記各最
適境界ノード間のブロック間経路を、ブロック間経路デ
ータベース１２２から中間経路として選択するための中
間経路選択手段である。また、経路結合部４６は、各詳
細経路と中間経路とを結合することによって全体の経路
を得るための経路結合手段である。

【００３８】また、案内部４８は、前記経路探索手段に
よって計算された経路について、ＣＤ−ＲＯＭ制御部１
２によって読み出される前記道路データや、現在位置計
算部４０によって計算された現在位置などに基いて、合
成音声や画面表示によって道案内する手段である。

【００３９】〔１−３．経路探索用データベースの構
成〕次に、経路探索用データベースに含まれる階層経路
データベース１２１及びブロック間経路データベース１
２２の具体的な構成を説明する。

【００４０】〔１−３−１．階層経路データベースの構
成〕まず、階層経路データベース１２１は、従来技術の
説明で述べたように、階層的な構成になっており、それ
ぞれの層は、扱い易いように、すなわちメモリ上に読み
込む単位として適切なデータ量に収まる領域ごとに、複
数のブロックに分割されている。このようなブロックの
分割は、例えば最下層を例に取れば２次元メッシュ単位
で行い、その上の層は、最下層のいくつかをまとめたも
のを１ブロックとするような構成にするなどが考えられ
る。

【００４１】また、このようなブロック単位の分割にあ
たっては、図２に例示するように、互いに隣接するブロ
ック間の境界に境界ノードを発生させ、各境界ノード
に、ブロック間の結合関係を表す情報を持たせる。これ
により、従来技術のようなダイクストラ法、方向性探索
法についても、ブロックが分割されていることが障害と
ならずに適用することができる。

【００４２】また、階層経路データベース１２１内で
は、各道路は走行可能な方向ごとのリンク（道路リンク
と呼ぶ）として表現され、各リンクが交差点などを表す
ノード間を接続する。例えば、図３に例示するように、
地点Ａ，Ｂ間で双方向通行可能な道路は、道路リンクＢ
−＞ＡとＡ−＞Ｂとによって表される。

【００４３】〔１−３−２．ブロック間経路データベー
ス〕また、ブロック間経路データベース１２２には、ブ
ロック間の経路探索をその都度行う代りに、互いに隣接
しないブロックの境界ノード同士を結ぶブロック間経路
を、予め計算した結果を格納しておく。例えば、図４に
例示するように、ブロックＡとブロックＢ間の経路を予
め探索する場合、最下層のブロックＡの境界ノードａ−
１〜ａ−ｎに対して、ブロックＢの境界ノードｂ−１〜
ｂ−ｍすべてに対する組み合わせごとのブロック間経路
を予め計算し、ブロック間経路データベース１２２に格
納しておく。

【００４４】また、ブロックＡ内に出発地、ブロックＢ
内に目的地がある場合の方向と、その逆、すなわちブロ
ックＡ内に目的地、ブロックＢ内に出発地がある場合の
方向と、の双方について予め計算し、このような計算で
得られたすべてのブロック間経路についてブロック間経
路データベース１２２に格納しておく。

【００４５】また、ブロック間経路データベース１２２
に格納されるブロック間経路のデータ構造は、典型的に
は、各道路リンクと同様のリンクを単位としたリンク列
として表現しておけばよい。例えば、図３に例示したよ
うに、ノードＡからノードＢへのリンクをＡ−＞Ｂと表
現する場合、このようなリンクを用いたリンク列の例を
図５に示す。

【００４６】この図５は、リンクの形式で表された「ａ
−１ −＞ ｂ−１」のようなヘッダにより、任意の境
界ノード間のブロック間経路を互いに識別して表示し、
それに続く内容としても、同様の構造のリンクを並べた
リンク列を格納したものである。なお、この例は、ａ−
１などの境界ノードを持つブロックＡと、ｂ−１などの
境界ノードを持つブロックＢとの間の経路について部分
的に例示したものであり、実際のブロック間経路データ
ベース１２２には、すべてのブロック同士の組み合わせ
に対するブロック間経路に対応するだけの情報を格納す
る。

【００４７】〔２．第１実施形態の作用〕上記のように
構成された第１実施形態は、次のように作用する。 〔２−１．概略的作用〕第１実施形態では、入力部１１
を通じてユーザから経路探索が要求された場合、メイン
ＣＰＵ及びその周辺回路が、出発地と目的地を含むブロ
ック内で最寄りの道路リンクを求めたり、予め用意され
たブロック間経路をＣＤ−ＲＯＭ制御部１２により読み
出すなどして、経路探索が行われる。

【００４８】この経路探索に先立って、例えば図４に例
示したブロックＡ−Ｂ間のように互いに隣接しないブロ
ック間を結ぶ経路を予め探索し、各経路をブロック間経
路データベース１２２に記憶してある。このため、例え
ば出発地がブロックＡ内で目的地がブロックＢ内にある
場合、ブロックＡ，Ｂ内の部分だけを経路探索すればよ
く、ブロック問の中間経路についてはあらかじめ計算し
てある経路をブロック間経路データベース１２２よりメ
モリ上に読み込んで、ブロックＡ，Ｂ内の探索結果と結
合すれば経路探索全体が終了することになる。

【００４９】〔２−２．経路探索の処理手順〕ここで、
図６は、第１実施形態における経路探索の処理手順を示
すフローチャートである。すなわち、この手順では、ま
ずブロック検出部４２が、出発地がどのブロック内か判
断し、出発地が含まれるブロックをブロックＡとする
（ステップ１）。同様に、目的地がどのブロック内か判
断し、目的地が含まれるブロックをブロックＢとする
（ステップ２）。

【００５０】続いて、詳細経路計算部４０５が、出発地
の最寄りの道路リンクから片方向ダイクストラ法によ
り、ブロックＡの境界ノードのうちで出発地からのコス
トが最小コストとなる境界ノードである最適境界ノード
（Ａｍｉｎと表す）までの経路を求める（ステップ
３）。この経路は「出発地〜Ａｍｉｎ」と表すことがで
きる。

【００５１】また、詳細経路計算部４０５は、目的地に
ついても同様に、最寄りの道路リンクから片方向ダイク
ストラ法により、ブロックＢの境界ノードのうちで目的
地との間のコストが最小コストとなる最適境界ノード
（Ｂｍｉｎと表す）までの経路を求める（ステップ
４）。この経路は「Ｂｍｉｎ〜目的地」と表すことがで
きる。

【００５２】そして、中間経路選択部４３が、Ａｍｉｎ
〜Ｂｍｉｎ間の経路を、外部記憶装置であるＣＤ−ＲＯ
Ｍ制御部１２内のブロック間経路データベース１２２か
ら読み込み（ステップ５）、経路結合部４６が、出発地
〜Ａｍｉｎ、Ａｍｉｎ〜Ｂｍｉｎ、Ｂｍｉｎ〜目的地の
順に各経路を順に並べて結合することにより、出発から
目的地に至る全体の経路を得る（ステップ６）。なお、
案内部４８は、このように計算された経路に沿って周辺
の地図表示や道案内を行う。

【００５３】〔２−３．経路探索の例〕次に、上記のよ
うな経路探索の一例を説明する。例えば、図７に例示す
るように、ブロックＡ内に出発地がある場合、まず、ブ
ロックＡ内において出発地に最も近い道路リンクを求め
る。次に、片方向ダイクストラ法により、ブロックＡ内
の境界ノードａ−１〜ａ−ｎの中で、出発地の道路リン
クから最小コストとなる最適境界ノードａ−ｉを求め
る。同様に、ブロックＢ内に目的地がある場合、目的地
より最も近い道路リンクから片方向ダイクストラ法によ
り、ブロックＢ内の境界ノードｂ−１〜ｂ−ｍの中で最
小コストとなる最適境界ノードｂ−ｊを求める。

【００５４】これにより、図７のうち、出発地〜最適境
界ノードａ−ｉの詳細経路と、最適境界ノードｂ−ｊ〜
目的地という両端の各詳細経路がそれぞれ求められたこ
とになる。これら詳細経路間を接続する最適境界ノード
ａ−ｉ〜最適境界ノードｂ−ｊまでの経路は、予め計算
されているので、この部分だけをブロック間経路データ
ベース１２２からメモリ上に読み込み、両端の各詳細経
路と結合することで求めたい経路が完成する。

【００５５】〔３．第１実施形態の効果〕以上説明した
ように、第１実施形態では、互いに隣接しないブロック
間の例えば境界ノード同士をつなぐ経路について、予め
経路計算された経路のデータを外部記憶装置などに記録
しておいて実際の経路探索に用いることで、経路計算所
要時間を短縮することができる。また、予め経路計算し
ておくブロック間の経路については、その後の処理で従
来の方向性探索法や階層化法のように計算時間を意識す
る必要がなく、経路計算所要時間全体に実質的に影響す
るのは両端のブロック内に関する計算量となる。このた
め、複雑な手法や条件判断を使って最小コストにより近
い経路を計算しても、全体の計算量はわずかで済み、経
路の質についても向上する。

【００５６】特に、例えば北海道から九州のように長距
離の経路探索の場合でも、北海道の該当ブロックから九
州の該当ブロックまでの経路については、予め計算され
た経路をデータベースから１回のアクセスでメモリ上に
読み込むことが可能となる。このため、長距離になるほ
ど経路探索所要時間が従来より大幅に短縮される。

【００５７】〔４．第２実施形態〕上記第１実施形態で
は、各両端ブロックにおいてそれぞれ最適境界ノードを
求め、最適境界ノード間を結ぶブロック間経路を選択し
たが、この順序を逆にしてもよい（第２実施形態）。こ
こで、図８は、第２実施形態の構成を示す機能ブロック
図である。

【００５８】すなわち、この第２実施形態では、まず、
中間経路選択部４３が、出発地と目的地をそれぞれ含む
各両端ブロック間の経路を、ブロック間経路データベー
ス１２２から読み出し中間経路として選択する。続い
て、接点抽出部４４が、選択された中間経路と各両端ブ
ロックとの各接点を抽出し、詳細経路計算部４５が、各
両端ブロックにおいて、抽出された各接点と出発地及び
目的地との間の各詳細経路を、階層経路データベース１
２１を参照することによって計算する。なお、この場
合、同じブロック間を結ぶブロック間経路が複数ある場
合、コストや距離などが最小のブロック間経路を選択す
ることが望ましい。

【００５９】〔５．他の実施形態〕なお、本発明は上記
各実施形態に限定されるものではなく、次に例示するよ
うな他の実施形態も包含するものである。例えば、本発
明は、二輪車など自動車以外の移動体にも適用可能であ
る。また、上記各実施形態におけるナビゲーション装置
全体の機器構成、階層経路データベースやブロック間経
路データベースの構成やデータ形式などは例示にすぎ
ず、適宜変更して実施することができる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
迅速かつ高品質な経路探索を行うナビゲーションの技術
すなわち、ナビゲーション装置及び方法並びにナビゲー
ション用ソフトウェアを記録した記録媒体を提供するこ
とができるので、ナビゲーションの使い勝手と精度が向
上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の構成を示す機能ブロッ
ク図。

【図２】本発明の実施形態及び従来技術において、道路
データのブロックへの分割と境界ノードを示す概念図。

【図３】本発明の実施形態において、ノード間の道路区
間がリンクによって表現される様子を示す概念図。

【図４】本発明の実施形態におけるブロック間経路を示
す概念図。

【図５】本発明の実施形態におけるブロック間経路のデ
ータ構造を例示する概念図。

【図６】本発明の第１実施形態における経路探索の処理
手順を示すフローチャート。

【図７】本発明の第１実施形態における経路探索の例を
示す概念図。

【図８】本発明の第２実施形態の構成を示す機能ブロッ
ク図。

【図９】本発明の実施形態及び従来技術において、階層
化された道路データの構成を示す概念図。

【図１０】出発地及び目的地両方向からのダイクストラ
法による探索範囲を示す概念図。

【図１１】出発地及び目的地両方向からの方向性探索法
による探索範囲を示す概念図。

【符号の説明】

１…絶対位置・方位検出部 ２…相対方位検出部 ３…車速検出部 ４…メインＣＰＵ及びその周辺回路 Ｍ…メモリ群 ５…ＲＯＭ ６…ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ） ７…スタチックＲＡＭ（ＳＲＡＭ） ８…ＶｉｄｅｏＲＡＭ（ＶＲＡＭ） ９…ユーザインタフェース部 １０…表示部 １１…入力部 １２…ＣＤ−ＲＯＭ制御部 １３…ＦＭ多重受信及び処理部 ４０…現在位置計算部 ４１…目的地指定部 ４２…ブロック検出部 ４０３，４３…中間経路選択部 ４４…接点抽出部 ４０５，４５…詳細経路計算部 ４６…経路結合部 ４８…案内部

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C032 HB05 HB22 HB23 HC31 HD16 HD21 2F029 AA02 AB01 AB07 AB13 AC02 AC09 AC14 AC18 AC19 AC20 5H180 AA01 BB13 CC12 EE02 EE18 FF04 FF05 FF12 FF22 FF25 FF27

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 道路のネットワーク構造を表す道路デー
   タに基づいて、与えられた出発地から目的地までの経路
   を計算及び案内するためのナビゲーション装置におい
   て、 前記道路データを複数の領域ごとのブロックに分割して
   予め記憶するための第１の記憶手段と、 互いに隣接しないブロック間について、各道路が各ブロ
   ックに出入りする各地点に対応する各境界ノード間のブ
   ロック間経路を予め記憶するための第２の記憶手段と、 経路の計算に係る前記出発地を含むブロック及び前記目
   的地を含むブロックを両端ブロックとして検出するため
   のブロック検出手段と、 前記各両端ブロックにおいてそれぞれ、出発地及び目的
   地との間のコストが最適となる最適境界ノードまでの各
   詳細経路を、前記道路データに基づいて計算するための
   詳細経路計算手段と、 前記各最適境界ノード間のブロック間経路を、前記第２
   の記憶手段から中間経路として選択するための中間経路
   選択手段と、 前記各詳細経路と前記中間経路とを結合することによっ
   て全体の経路を得るための経路結合手段と、 を備えたことを特徴とするナビゲーション装置。
2. 【請求項２】 道路のネットワーク構造を表す道路デー
   タに基づいて、与えられた出発地から目的地までの経路
   を計算及び案内するためのナビゲーション装置におい
   て、 前記道路データを複数の領域ごとのブロックに分割して
   予め記憶するための第１の記憶手段と、 互いに隣接しないブロック間の経路を予め記憶するため
   の第２の記憶手段と、 経路の計算に係る前記出発地を含むブロック及び前記目
   的地を含むブロックを両端ブロックとして検出するため
   のブロック検出手段と、 検出された前記各両端ブロック間の経路を、前記第２の
   記憶手段から読み出し中間経路として選択するための中
   間経路選択手段と、 選択された前記中間経路と前記各両端ブロックとの各接
   点を抽出するための接点抽出手段と、 前記各両端ブロックにおいて、各接点と出発地及び目的
   地との間の各詳細経路を、前記道路データに基づいて計
   算するための詳細経路計算手段と、 前記各詳細経路と前記中間経路とを結合することによっ
   て全体の経路を得るための経路結合手段と、 を備えたことを特徴とするナビゲーション装置。
3. 【請求項３】 道路のネットワーク構造を領域ごとのブ
   ロックに分割して表す道路データに基づいて、与えられ
   た出発地から目的地までの経路を計算及び案内するため
   のナビゲーション方法において、 前記出発地及び目的地を含む各ブロック間について予め
   計算されたブロック間経路と、 経路計算の都度、前記出発地及び目的地をそれぞれ含む
   各ブロック内について計算した詳細経路と、 を結合することによって出発地から目的地に至る全体の
   経路を計算すること、 を特徴とするナビゲーション方法。
4. 【請求項４】 道路のネットワーク構造を表す道路デー
   タに基づいて、与えられた出発地から目的地までの経路
   を計算及び案内するためのナビゲーション方法におい
   て、 前記道路データを複数の領域ごとのブロックに分割して
   第１の記憶手段に予め記憶させておき、 互いに隣接しないブロック間について、各道路が各ブロ
   ックに出入りする各地点に対応する各境界ノード間のブ
   ロック間経路を第２の記憶手段に予め記憶させておき、 経路の計算に係る前記出発地を含むブロック及び前記目
   的地を含むブロックを両端ブロックとして検出するため
   のステップと、 前記各両端ブロックにおいてそれぞれ、出発地及び目的
   地との間のコストが最適となる最適境界ノードまでの各
   詳細経路を、前記道路データに基づいて計算するための
   ステップと、 前記各最適境界ノード間のブロック間経路を、前記第２
   の記憶手段から中間経路として選択するためのステップ
   と、 前記各詳細経路と前記中間経路とを結合することによっ
   て全体の経路を得るためのステップと、 を含むことを特徴とするナビゲーション方法。
5. 【請求項５】 道路のネットワーク構造を表す道路デー
   タに基づいて、与えられた出発地から目的地までの経路
   を計算及び案内するためのナビゲーション方法におい
   て、 前記道路データを複数の領域ごとのブロックに分割して
   第１の記憶手段に予め記憶させておき、 互いに隣接しないブロック間の経路を第２の記憶手段に
   予め記憶させておき、 経路の計算に係る前記出発地を含むブロック及び前記目
   的地を含むブロックを両端ブロックとして検出するため
   のステップと、 検出された前記各両端ブロック間の経路を、前記第２の
   記憶手段から読み出し中間経路として選択するためのス
   テップと、 選択された前記中間経路と前記各両端ブロックとの各接
   点を抽出するためのステップと、 前記各両端ブロックにおいて、各接点と出発地及び目的
   地との間の各詳細経路を、前記道路データに基づいて計
   算するためのステップと、 前記各詳細経路と前記中間経路とを結合することによっ
   て全体の経路を得るためのステップと、 を含むことを特徴とするナビゲーション方法。
6. 【請求項６】 コンピュータを用いて、道路のネットワ
   ーク構造を表す道路データに基づいて、与えられた出発
   地から目的地までの経路を計算及び案内するためのナビ
   ゲーション用ソフトウェアを記録した記録媒体におい
   て、 そのソフトウェアは前記コンピュータに、 前記道路データを複数の領域ごとのブロックに分割して
   第１の記憶手段に予め記憶させておき、 互いに隣接しないブロック間について、各道路が各ブロ
   ックに出入りする各地点に対応する各境界ノード間のブ
   ロック間経路を第２の記憶手段に予め記憶させておき、 経路の計算に係る前記出発地を含むブロック及び前記目
   的地を含むブロックを両端ブロックとして検出させ、 前記各両端ブロックにおいてそれぞれ、出発地及び目的
   地との間のコストが最適となる最適境界ノードまでの各
   詳細経路を、前記道路データに基づいて計算させ、 前記各最適境界ノード間のブロック間経路を、前記第２
   の記憶手段から中間経路として選択させ、 前記各詳細経路と前記中間経路とを結合することによっ
   て全体の経路を得させることを特徴とするナビゲーショ
   ン用ソフトウェアを記録した記録媒体。