JP2003502680A - 出発地から目的地までのルート検出方法およびルート検出装置 - Google Patents
出発地から目的地までのルート検出方法およびルート検出装置Info
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Abstract
Description
ジタル地図を基礎にして検出する方法に関する。このデジタル地図は実際の道路
網をそれぞれ抵抗とノードを有するエッジにマッピングする。ここではルート探
索アルゴリズムによってルートに対して最適化されたエッジがルートテーブルに
記憶され、このルートに対して少なくとも1つの中間目的地が予め定義される。
を、メモリに記憶されたデジタル地図を基礎にして検出する装置に関し、このデ
ジタル地図は実際の道路網をそれぞれ抵抗とノードを有するエッジにマッピング
する。
ーションシステムが移動手段の運転者を迅速、簡単かつ安全に所望の目的地へ案
内する。このとき運転者は前もって時間を掛けてルートを計画したり、相応の地
図材料を入手して研究する必要がない。このために例えば相応の地図または道路
地図に基づくナビゲーションデータがナビゲーション装置に、例えばCD−RO
Mに記憶されて存在する。ナビゲーション装置は例えばGPS(Global Positio
ning System)を使用して瞬時の立地点を検出し、所定の目的地に至る相応のナ
ビゲーション指示を計算する。ここでナビゲーションデータは有利には自動車用
の道路および経路についてのデータを含んでいる。
々多様に調整することができる。すなわち、種々の最適化基準、例えば「最短ル
ート」、「高速ルート」、「一般道優先」などの選択によって、手動または情報
通信により決められた道路区間(ルート計算の際にこの道路区間に迂回するか、
またはこの道路区間が優先される)の制御によって、または1つまたは複数の中
間目的地(これらを順に走行すると最終目的地に到達する)の定義によって調整
することができる。しかし運転者の希望「カッセルからハノーバーを経由してミ
ンデンまで走行したい」に対しては最後に述べた手段しか提供されていない。運
転者はハノーバーの中に、例えば市街中心地である中間目的地を定義し、その後
に2つのルート計算が行われる。すなわちカッセルからハノーバーまでの第1の
ルートと、ハノーバーからミンデンまでの第2のルートが計算される。2つのル
ートを相互につなぐことにより全体ルートが得られる。例えばアンパイン社のナ
ビゲーションシステム“GPShuttle NVE-N055VP”では5つまでの中間目的地を
選択することができる。
依存しないルート計算を行うことは欠点である。すなわちまず、実際位置から中
間目的地までの部分ルートが決定され、次に後者の中間目的地から次の目的地ま
での部分ルートが、そして最後に本来の目的地までの部分ルートが決定される。
しかしここでそれぞれの部分ルートは最適化されても、全体ルートは最適化され
ない。中間目的地として地点ではなく、地域、例えばハノーバー市街地域を入力
しても、ルートの最適化はこの地域の周辺まで行われるだけである。したがって
第1の部分ルートは冒頭に述べた場合では、ハノーバー周辺部のどこかで終了す
る。この地点が正確にはハノーバー周辺のどこに存在するかは、スタート点から
この中間目的地までのルートにだけ依存する。しかしハノーバー周辺にあるこの
地点を以降のルート、例えば目的地または次の中間目的地を基準にして最適化す
ることは行われない。そのため場合によっては、中間目的地の領域で不利なルー
ト案内、無意味な転回、または強制的な市街地通過が生じる。
の計算が、ナビゲーション方法の使用者が中間目的地を入力しても保証されるよ
うにすることである。
の特徴部分に記載した装置によって解決される。
エッジ群の形態で定義する。ここではルートの決定の際に出発地から全ての中間
目的地を介して目的地に至る全ルートの抵抗が最小化される。
設定により所期のように調整できることである。中間目的地による従来の方法と
は異なり、出発位置から移行領域を介して目的地に至るルートが全体として最適
化され、部分毎に最適化されるのではない。さらに運転者は具体的な中間目的地
定義について考える必要がない。本発明により、ルート計算の後では任意の時点
で、いずれかの可能な出発点ないし可能な車両位置から目的地まで、移行領域を
介した最適ルートの得られることが保証される。このことにより目的地までの相
応の距離、並びに残留走行時間または予想到着時間を常に表示することができる
。出発地から目的地までのルート計算の際には、従来の所定の基準、例えば「最
短ルート」、「高速ルート」等の他に、1つまたは複数の経由エリアも考慮され
、経由エリアはユーザにより予め決定された順序で、計算されたルートに組み込
まれる。
形態で定義され、これが相応する移行領域の平面領域にある相応のエッジに配属
され、移行領域リストに記憶される。ここで第1のエッジ最適化は、目的地に相
応する目的地エッジから始まって実行され、結果が第1のルートテーブルに記憶
される。さらに所定の移行領域の数に相応する別の区間エッジ最適化が実行され
、それぞれ別個の区間ルートテーブルに記憶され、第1エッジ最適化の終了時に
、基本初期化および目的地初期化された移行領域リストに記憶された、相応の抵
抗を有するエッジが第1のルートテーブルから更新される。そしてさらに各区間
エッジ最適化の開始時にそれぞれ基本初期化された区間ルートテーブルに、移行
領域リストのエッジの瞬時抵抗がエントリーされる。そしてさらに第1から最後
の1つ前の区間エッジ最適化のそれぞれ終了時に、それぞれ瞬時の移行領域リス
トに記憶されたエッジの抵抗をそれぞれの区間ルートテーブルの相応するエッジ
の抵抗により更新する。そして最後の区間エッジ最適化の後、最後の区間ルート
テーブルから始まって第1のルートテーブルまでこれらから1つのルートリスト
が合成されろ。その結果、出発地から1つまたは複数の中間目的地を介して目的
地に至るルートの全体抵抗が最小となる。
区間エッジ最適化の区間ルートテーブルから始まって、順次相応するエッジをル
ートリストにエントリーし、このエントリーをエッジに対するそれぞれの区間ル
ートテーブルに後続エッジが定義されなくなるまで行い、次の区間ルートテーブ
ルおよび別の区間ルートテーブルを有するこのエッジにより第1のルートテーブ
ルまで同じように実行し、そして区間ルートテーブルが処理される順序を移行領
域リストで予め定めるのである。
クステーブルとが記憶される。ここで移行領域インデクステーブルは、移行領域
と移行領域記述リストおよびルートテーブルとの配属関係を含む。またそれぞれ
の移行領域の移行領域記述リストは、所属の抵抗を備える配属されたエッジを含
む。ここでは移行領域記述リストへの第1のエントリーとして抵抗0の目的地が
エントリーされる。
た後続エッジが消去される。これに対して目的地初期化のためには目的地に相応
するエッジの抵抗が0にセットされる。
とりわけ都市、工業地帯、または高速道路出口の周辺に選択される。
なら運転者はルート全体の調整を達成したいだけだからである。
た操作、例えば「前方に渋滞」−通行止めにより、ルート計算の際に考慮するこ
とができる。このことにより情報通信サービスプロバイダによるダイナミックな
ルート調整が可能であり、例えば交通量の多い部分を迂回することができる。こ
こでも車両のナビゲーション計算器は完全に自動のままであり、運転者のルート
からの逸脱に対して自立的かつ迅速に応答することができる。
定義するための装置と、記憶装置とが設けられる。ここで中間目的地は移行領域
としてデジタル地図の平面領域の形態で定義される。また前記記憶装置は、移行
領域の特性および場合により順序を記憶する。
地図を実際の道路網のマップとして格納する大容量メモリ、センサ装置、位置決
め装置、ルート探索装置、インデクスメモリ、インタフェース、スピーカ、表示
装置、および入力装置を有する。
。
略的に示す。
である。
力した際に計算されたルートの道路地図である。
域の形態で入力した際に計算されたルートの道路地図である。
義された中間目的地を介して、デジタル地図を基礎として検出する。このデジタ
ル地図は相応に配属された抵抗を備えるエッジを含む。エッジは実際の道路網に
おけるそれぞれ実際の道路に相当する。ここで中間目的地は正確に入力されるの
ではなく、空間的に不鮮明に面領域として入力される。ルート計算の際には、ル
ートに所属する全てのエッジの全体抵抗が最小化される。ここでは中間目的地内
でも複数のエッジを選択することができ、中間目的地内でのエッジ選択は本発明
の方法によりルートの全体抵抗が最小になるよう行われる。
1から図7を参照して、デジタルデータないしデジタル地図による実際の道路網
のマッピング、並びにルート探索アルゴリズムによるその使用について詳細に説
明する。
て、エッジkとノードpを有するグラフに表示される。ここでエッジは相応の道
路を表し、ノードは道路または道路網の相応の合流分岐点を表す。図1には8つ
のエッジk1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,k8、並びに8つのノー
ドp1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8が示されている。実際の道
路交通では、交通の流れは方向性を有するから、エッジkも方向性のあるベクト
ルとして示されなければならない。エッジkにはさらに抵抗、いわゆる区間抵抗
が配属されている。この抵抗は、道路網においてノードから次のノードまで走行
するための費やす測定量を表す。例えばエッジ長は区間抵抗として使用される。
択一的に平均交通速度を算入して、エッジでの走行時間をそれぞれの区間抵抗と
見なすこともできる。ノードには付加的に操縦抵抗を割り当てることができる。
全ての最適経路アルゴリズムは最終的に、スタートエッジと目的地エッジとの間
のルートを、方向性を有するグラフにおいて検出することである。すなわち求め
られたルートのエッジの区間抵抗の総和が最小であるような特性を有するグラフ
において検出することである。
よるグラフ理論から公知の最適経路アルゴリズムに基づく方法が用いられる。こ
こでこのアルゴリズムは実際の車両ナビゲーションシステムでの使用に対する特
別の要求に適合されている。
ラフにおいて全てのエッジを調査し、目的地エッジへの最良経路を基準にして評
価する。言い替えると、目的地エッジから出発して逆行性に各反復ステップにお
いて、抵抗の点でより有利な経路をリスト上のエッジ(このエッジは先行する反
復ステップで最適化されている)で調査するのである。結果としてこの方法は、
グラフ内の各エッジから目的地エッジまでの最適ルートを提供する。計算結果を
表示するためにナビゲーション装置のメモリにはいわゆるルートテーブルがファ
イルされている。この種のテーブルは、図1に示されたグラフに対する例として
次のようなものである。
地方向に続く後続エッジが示されている。初期値として抵抗は無限大「∞」にセ
ットされ、後続エッジは未定義「−」にセットされる。抵抗の行および後続エッ
ジの行での正符号はそれぞれのエッジをその矢印方向で考察することを、負符号
はそれぞれのエッジをその矢印方向とは反対の方向で考察することを意味する。
期化される。目的地エッジの例としてまずエッジk1を用いる。このようにして
目的地初期化の後の記憶されたルートテーブルは次のようになる。
される。このリストはナビゲーション装置に記憶されている。これによりすでに
最適化されたリストとして次のリスト1が得られる。
トが設けられる。このリストは本方法の開始時には次のリスト2のように空であ
る。
実際位置と見なし、この「実際エッジ」と合流分岐する全てのエッジ、いわゆる
「合流エッジ」に対して最適化検査(O)を実行する。これらは前記の例(図1
参照)では、実際エッジ+k1と合流分岐するエッジ−k1,+k2および−k
3(=合流エッジ)がそうである。ここでは図2に示したような状況が生じる。
ここでO1a、O1bおよびO2cはそれぞれ最適化検査を表す。エッジk1は
実際エッジであるのに対し、エッジk2とk3は合流エッジである。最適化に対
して、車両は合流エッジの1つに、実際エッジへの走行方向で存在することが仮
定される。最適化検査では次にそれぞれの合流エッジの目的地までの抵抗が、そ
の合流エッジが実際エッジを介して目的地まで至るとしたら有することとなる抵
抗と比較される。これがいわゆる抵抗最適化条件である。
」を表す。区間抵抗は、グラフ(図1参照)においてそれぞれのエッジに配属さ
れた区間抵抗である。言い替えると最適化条件として、合流エッジからの古い既
存ルートが、実際エッジを使用した新たなルートより劣るか否かが検査される。
実際エッジを介するルートがより最適であることが判明すると、最適化が行われ
る。図2に相応して、次の最適化関係が得られる。
流エッジk2(最適化O1b)の例で説明する。最適化検査では、目的地までの
合流エッジ+k2の古いルートテーブル抵抗が、この合流エッジが実際エッジを
介して目的地に至るとしたら有することとなる抵抗と比較される。
ルからの抵抗、 RKante,Ank(k2)は、合流エッジk2のエッジ抵抗、 RRTalt,Ank(k2)は、合流エッジ+k2の、ルートテーブルからの
抵抗。
いときに最適化が行われる。合流エッジの抵抗はルートテーブルにおいて新たな
比較的小さな値により置換され、後続エッジとして実際エッジがエントリーされ
、最適化された合流エッジがリスト2に記録される。
リスト2が交換される。すなわち次の最適化に対する出発点は最後のステップで
最適化されたエッジである。この方法は、リスト1が空であることが発見される
とき、すなわち先行する実行で最適化されたエッジが存在しないときに終了する
。
説明する。すなわち個々の部分ルートを相互に依存しないで順次最適化する場合
の問題点を説明する。引き続き本発明を説明することにより、従来技術に対する
本発明の効果がより一層明りょうになるであろう。
。ここではエッジk2以外の全てのエッジが抵抗値10を有しており、エッジk
2だけは抵抗値15を有することを前提とする。目的地はエッジk8である。こ
こでは瞬時の実際位置(エッジk1)から目的地k8までの最適ルートが検出さ
れる。前に述べたFord、Mooreによる最適経路アルゴリズムと、抵抗を
基準にした相応の最適化規則を適用すると、同じように図3に示すルートが得ら
れる。これの全体抵抗は45である。
。これが図4から図6に示されている。瞬時の実際位置(エッジk1)から中間
目的地12を介して目的地(エッジk8)に至るルートは、順次計算される2つ
の部分ルートに分割される。部分ルートの計算は両方の場合とも、冒頭に述べた
方法および最適化規則に従って行われる。まず瞬時実際位置(エッジk1)から
中間目的地12までの第1の部分ルートが決定される。図4に示すように第1の
部分ルートの抵抗は20である。第2の部分ルートは、中間目的地12にある第
1の部分ルートの終点から目的地までで決定される。これが図5に示されており
、抵抗は40である。図4と図5の2つの部分ルートを順次追加することにより
、図6に示した全体ルートが得られる。この全体ルートは出発地(エッジk1)
から中間目的地12を介して目的地(エッジk8)に至る。このようにして得ら
れたルートは20+40=60の抵抗を有する。
12を介して発見されたルートは出発地(エッジk1)から中間目的地12を介
して目的地(エッジk8)に至る最適全体ルートではないことがわかる。冒頭で
検出された図3のルートは実際位置(エッジk1)から目的地(エッジk8)ま
での45の抵抗値を有しており、同じように中間目的地12を経由する。従って
このルートは、図7に示したものよりも中間目的地12を介するルートとしてよ
り適切なものであることがわかる。この例は、これまでのルート計算方法では実
際位置から目的地までの所定の中間地点を介した最適ルートを求めることができ
ないことを示すものである。
から得られる出発地、およびユーザによりユーザインタフェースを介して入力さ
れた目的地の他に、1つまたは複数の所定の移行領域が使用される。この移行領
域を以下、経由エリアと称する。経由エリアは例えば通常の地理的座標を介して
特定される。この地理的座標には所定の幾何形状、例えば円形、矩形、多角形ま
たは楕円がマッピングされる。ナビゲーション装置のメニュー点を介してインデ
クスから選択するほかに、ユーザは有利には点を地図から選択することもできる
。経由エリアの形状、例えば楕円、矩形または円形と大きさも有利にはメニュー
ないしメニュー点を介して選択することができ、または地図で直接変更すること
ができる。ここでは以下の周辺条件が与えられる。
と最小サイズが選択される。この領域をユーザないし運転者は経由エリアを介し
て選択することができる。距離の大きいことは比較的に大きな最小値および最大
値を生ずる。経由エリアとして特定された領域で、経由エリアエッジとして適切
なエッジが使用できない場合には、領域を拡大して少なくとも1つの適切なエッ
ジが見出されるようにする。
。ユーザないし運転者はさらに経由エリアの順序を並び替えることができる。経
由エリアとその順序は移行領域インデクステーブルないし経由エリアインデクス
テーブル(以下、VAITと称する)に記憶される。経由エリアの地理的記述に
基づいて、この経由エリアに配属されたエッジが移行領域記述リストないし経由
エリア記述リスト(以下、VADLと称する)に記憶される。このリストにはエ
ッジ自体の他に、ルート計算に必要な所定の特性も記憶される。従って経由エリ
アの完全にな記述はVAITとVADLによって共通に与えられる。この2つは
共に以下、移行領域リストないし経由エリアリストまたは単にVALと称する。
、以下に説明するルート探索が所望の基準によりスタートする。
8に示されている。しかし区間の境界は従来技術による中間目的地ルート探索と
は異なり、鮮明に相互に隣接しているのではなくむしろ重なり合っている。しか
し分かり易くするため、第1から第4の経由エリア41〜44を所定の区間に配
属する。区間の標識と計数は観察の仕方による。区間ないしルート(以下、第1
から第4のルート区間21〜24と称する)は瞬時の車両位置から目的地方向で
計数される。最適化の観点では、区間を目的地から計数する。以下、第1から第
4の最適化区間31〜34と称する。経由エリアの領域にはある程度の対応不鮮
明さが生じる。なぜなら、ルートが両方の区間で記述されるからである。経由エ
リアのエッジ特性が目的地方向で既知である最適化から出発して、これらは以前
に最適化された区間に常に加算計数される。従って目的地自体は区間には所属せ
ず、第4の経由エリア44と見なされる。
次の部分に分割されている。ステップ50でのスタート、ステップ51でのルー
トテーブルの初期化、ステップ52での経由エリアの初期化、ステップ53での
グラフのエッジの最適化、ステップ54での区間全体が最適化されたか否かの検
出、ステップ54での否定の場合には(分岐58)ステップ55での経由エリア
リストの更新、ステップ54での肯定の場合には(分岐59)ステップ56での
ルートリストの合成、そしてステップ57での終了である。
ムに基づく。ここではグラフのエッジの特性を記述するためにルートテーブルが
使用される。各区間をそれ自体で記述することができるようにするため、各区間
毎にルートテーブルが設けられる。これを以下、ルート区間テーブルと称する。
これらルート区間テーブル間を参照するためにVALが使用される。さらに最適
化すべきエッジおよびすでに最適化されたエッジを記憶するために2つのリスト
が設けられている。
して記述したものである。各エッジは、エッジの特性を矢印方向でも反対方向で
も含むエントリーによってマッピングされる。次のテーブルはMエッジに対して
基本初期化されたルートテーブルである。
る。なぜならエッジおよび後続エッジの目的地までの抵抗は区間が異なれば異な
ることがあるからである。
結合された経由エリアインデクステーブル(VAIT)および経由エリア記述リ
スト(VADL)によって行われる。VAITには経由エリア全体が含まれてい
る。このテーブルへのエントリー順序によってルート中の順序(経由エリア1が
ルートの第1経由エリアである等々)が決定される。第1のエントリーは経由エ
リアを含まず、単に第1のルート区間のルートテーブルを参照するためにだけ用
いる。VAITにある最後のエントリーは本来の目的地であり、従ってルート探
索でのフロー制御が単純化される。各経由エリアにはVAITでルートテーブル
が配属される。最後のエントリーは目的地に相当し、従って対応する区間を有し
ていないから、これには取り決めとしてルート区間テーブルを割り当てない。
VADL)への参照が記憶される。各エッジに対して経由エリアインデクスの他
に、目的地までの抵抗が両方向の各々に対して記憶される。エッジをリストにエ
ントリーする際には、両方向に対して抵抗が無限大にセットされる。
VA)14には、VADL18の相応するエッジが配属される。VAITの第1
エントリー60は空である。第1経由エリア61にはエッジK1(VA1)70
とK2(VA1)71が配属される。第2経由エリア62にはエッジK1(VA
2)72,K2(VA2)73およびK3(VA2)74が配属される。第3経
由エリア63にはエッジK1(VA3)75とK2(VA3)76が配属される
。(N−1)番目の経由エリア64にはエッジK1(VA(N−1))77、K
2(VA(N−1))78およびK3(VA(N−1))79が配属される。N
番目の経由エリア65は目的地に相当し、これにはエッジK1(目的地)80,
K2(目的地)81,K2(目的地)82およびK3(目的地)83が配属され
る。
する。すでに最適化されたエッジを記憶するために、従来のルート探索と同じよ
うにリスト1が使用される。リスト2は、次の最適化ステップで検査すべきエッ
ジを含んでいる。実際エッジから全合流エッジが検査される。これは前に図2に
基づいて詳細に説明したのと同じである。本発明の経由エリアルート探索では各
区間が固有のルートテーブルで最適化されるから、従来のルート探索の最適化に
対する条件を使用することができる。
する。まず瞬時区間のルートテーブルが基本初期化される。ここでは抵抗が無限
大にセットされ、後続エッジが消去される(テーブル6参照)。ルートテーブル
のこの基本初期化の後、最後の経由エリアのエッジの抵抗がVADL(テーブル
8参照)からルートテーブルにエントリーされ、エッジが最適化すべきエッジの
リストに記録される。このエッジの後続エッジは初期値、すなわち後続エッジな
しにセットされ、これにより別のルート記述を次のルート区間のルートテーブル
内で見出すべきことを指示する。第1の最適化すべき区間に対してはVAIT(
テーブル7参照)の最後のエントリーが使用される。取り決めに従いここでは目
的地自体が取り扱われる。これにより第1最適化区間に対して特別処理を実行す
る必要がない。
来のルート探索が行われる。図11に示した最適化規則に基づいて、ルート区間
の最適化が実行される。ステップ90でエッジ最適化が開始される。ステップ9
1で最適化に対する次の条件が検査される: RRT,Ist+RKante,Ank<RRTAlt,Ank ここで、 RRT,Istは、ルートテーブルからの、目的地までの実際エッジの抵抗、 RKante,Ankは、合流エッジのエッジ抵抗、 RRTAlt,Ankは、ルートテーブルからの、合流エッジの抵抗である。
ッジのエッジ抵抗との和が、ルートテーブルにエントリーされた合流エッジの古
い抵抗よりも小さいときには、それぞれのエッジを最適化しなければならない。
この検査結果が「肯定」であれば分岐92へ進み、検査結果が「否定」であれば
分岐93へ進む。分岐92ではステップ94で、相応するエントリーがルートテ
ーブルで更新される。ここでは合流エッジの抵抗がルートテーブルで更新され、
実際エッジが後続エッジとしてエントリーされる。ステップ95でエッジ最適化
は終了する。
て行われる。これら全てのエッジが相応の処理されると、次にリスト1とリスト
2が交換される。すなわち次の最適化に対する出発点は最後のステップで最適化
されたエッジである。この方法は、リスト1が空であることが発見されるときに
終了する。
ッジが最適化された後、後続区間の経由エリアの抵抗値がVADLで更新される
。これらの値は次の区間の最適化の出発点をである。次の区間が最後に最適化す
べき区間である場合には、すなわち第1ルート区間である場合には、VALの更
新ではなく次のステップが実行される: 最後の最適化区間34(図8)の最適化の後、ルートリストが個々の区間の個
々のルートテーブルおよびVALから形成される。瞬時の車両位置(出発地)の
エッジに基づき、このエッジが第1ルートテーブル中の後続連鎖に相応してルー
トリストに記述される。次の経由エリアは後続エッジを有しない第1のエッジに
到達する。VAITに相応して次のルート区間のルートテーブルが求められる。
このルートテーブルでは、最後に処理されたエッジから始まって連鎖が目的地方
向で、後続エッジのない次のエッジまで追跡される。この方法は各区間毎に実行
される。最後のルート区間では、後続エッジのないエッジは目的地エッジ自体に
相当する。VAITにはさらなるルートテーブルへの参照が存在しない。従って
ルートリストの合成が終了する。ルートリストを個々のルートテーブルから、V
ALからの結合を用いて合成することが図12に示されている。ルートはスター
ト100(出発地)で始まる。そしてそれぞれのルート区間1,2,3の個々の
ルートテーブル110,120,130を、種々のルート探索後の瞬時のVAL
102にある参照に従って繋ぎ合わせることによってルートが合成される。VA
Lはエントリー「VA−」103,「VA1」104,「VA2」105をそれ
ぞれの経由エリア(VA)に対して含み、さらに「目的地」106を含む。ルー
トテーブル110,l120,130は、エッジ+k1,+k2,+k3...+
kn141〜144と−k1,−k2,−k3...−kn151〜154に対す
るそれぞれのエントリーを含む。
探索を詳細に説明する。出発点として図6の例示道路網を用いる。この道路網に
対しては、エッジk2以外の全てのエッジが10の抵抗を有し、エッジk2は1
5の抵抗を有することを前提とする。目的地はここでもk8である。瞬時位置か
ら、この目的地までの最適ルートが経由エリア14を考慮して検出される。経由
エリア14にはエッジk4,k5,k6が所属する。目的地と経由エリア14を
定義した後、VALに含まれる次のようなVAITとVADLが得られる:
ル11に従って基本初期化される。ここでは各エントリーに対して抵抗が無限大
にセットされ、後続エッジが消去される。
ーを使用しなければならない。取り決めに従ってこれは目的地自体である。基本
初期化の後、目的地のエッジの抵抗がVADLからルートテーブルにエントリー
され、このエッジが最適化すべきエッジのリスト1(テーブル13)に記録され
る。次のテーブル12によるルートテーブルが得られる:
ップ1でリスト1トリスと2は次のようになる。
b162,およびO1c163が実行される。最適化ステップO1a161では
合流エッジ+k7に対して、このエッジの区間値と実際エッジのルートテーブル
エントリーとから次の新たな値が得られる: RRTNew,Ank(+k7)=RRT,Ist(+k8)+RKante ,Ank(+k7) RRTNew,Ank(+k7)=0+10 RRTNew,Ank(+k7)=10 合流エッジの新たな抵抗値は最適化条件(図11)に相応して、このエッジの
古い値と比較される。
な抵抗と後続エッジ(実際エッジ)がルートテーブルにエントリーされる。合流
エッジ+k8と−k8の最適化はステップO1b162とO1c163では行わ
れない。なぜなら目的地エッジは常に最小の抵抗を有するからである。従って最
適化ステップ1の後に、テーブル16から18に示すような状態が、ルートテー
ブルおよびリスト1とリスト2に対して得られる:
ル19と20のようになる。
b165がエッジにより次のテーブル21に従って実行される:
れに相当する。従ってこれらについては詳細に説明しない。最適化ステップ2の
後のルートテーブルおよびリスト1とリスト2はテーブル22から24のように
なる:
ブル25と26になる。
167,O3c168,O3d169とO3e170がエッジにより次のテーブ
ル27に従って実行される:
このエッジの区間値と、実際エッジのルートテーブルエントリーとから次の新た
な値が得られる: RRTNeu,Ank(+k7)=RRT,Ist(-k7)+RKante
,Ank(+k7) RRTNeu,Ank(+k7)=20+10 RRTNeu,Ank(+k7)=30 合流エッジの新たな抵抗値は最適化条件(図11)に相応してこのエッジの古
い値と比較される。
O3e170)は行われない。なぜなら、目的地エッジは常に最小の抵抗を有す
るからである。最適化ステップ3の後にルートテーブルおよびリスト1トリスと
2に対する以下の状態がテーブル28から30に示すように得られる:
ーブル31と32のようになる。
O4b172,O4c173,O4d174,O4e175,O4f176およ
びO4g177がエッジにより次のテーブル33に従って行われる:
る。合流エッジ−k6(O4fとO4g)に対しては最適化は行われない。なぜ
なら、ルートテーブルにある合流エッジの瞬時抵抗が新たな抵抗より小さいから
である。最適化ステップ4の後、ルートテーブルおよびリスト1トリスと2に対
してテーブル34から36の状態が得られる:
ーブル37および38のようになる。
79,O5c180,O5d181,O5e182,O5f183,O5g18
4,O5h185,O5i186,O5k187およびO5l188がエッジに
より次のテーブル39に従って行われる:
が必要である。なぜならこの合流エッジの抵抗はまだ無限大の値を有するからで
ある。最適化ステップO5bからO5dの合流エッジと実際エッジに対しては最
適化が必要ない。なぜならルートテーブルにあるそれぞれの合流エッジの瞬時抵
抗は新たな抵抗より小さいからである。最適化ステップO5eかO5fの合流エ
ッジと実際エッジに対しては最適化が必要である。なぜならそれぞれの合流エッ
ジの抵抗はまだ無限大の値を有するからである。
に対する状態が得られる:
な合流エッジとなる。実際エッジ+k4を基準にした合流エッジ−k4と+k3
に対しては、これらエッジの区間値と実際エッジのルートテーブルエントリーと
から次の新たな値が得られる: RRTNeu,Ank(-k4)=RRT,Ist(+k4)+RKante
,Ank(-k4) RRTNeu,Ank(-k4)=40+10 RRTNeu,Ank(-k4)=50 RRTNeu,Ank(+k3)=RRT,Ist(+k4)+RKante ,Ank(+k3) RRTNeu,Ank(+k3)=40+10 RRTNeu,Ank(+k3)=50 合流エッジの新たな抵抗値は最適化条件(図11)に相応してこのエッジの古
い値と比較される。
ない。
の必要はない。なぜならルートテーブルにあるそれぞれの合流エッジの瞬時抵抗
が新たな抵抗より小さいからである。最適化ステップ5の後に、テーブル41か
ら43に示す状態がルートテーブルおよびリスト1とリスト2に対して得られる
:
ーブル44および45のようになる。
b190,O6c191,O6d192,O6e193,O6f194,O6g
195およびO6h196がエッジにより次のテーブル46に従って行われる:
ってさらなる最適化は行われない。最適化ステップ6の後にテーブル47から4
9に示す状態がルートテーブルおよびリスト1とリスト2に対して得られる:
ト2は空であり、本発明の経由エリアルート探索の第1区間に対する終了条件が
満たされ、終了する。この区間のルートテーブル(テーブル47)は確保される
。
値および後続エッジがVADLで更新される。これらの値は、次に最適化すべき
区間の最適化のための出発点となる。テーブル50と51のようなVALが得ら
れる。
本初期化がまず行われ、テーブル52のようになる。ここで抵抗は無限大にセッ
トされ、後続エッジは消去される。
ADLからルートテーブルにエントリーされ、このエッジが最適化すべきエッジ
のリストに収められる。テーブル53のルートテーブルが得られる。
まれる。テーブル55のリスト2はまだ空である。
7では図19に示した最適化ステップO7a201,O7b202,O7c20
3,O7d204,O7e205,O7f206,O7g207と、O7h20
8,O7i209,O7k210,O7l211,O7m212,O7n213
およびO7o214がエッジにより次のテーブル56に従って行われる:
O7b202)に対してだけ最適化が必要である。なぜならこれらの合流エッジ
はまだ無限大の抵抗を有するからである。合流エッジ−k4(O7a201)に
対しては抵抗が改善されない。なぜなら、このエッジはすでに先行の区間で最適
化されているからである。最適化ステップO7c203とO7d204では、そ
れぞれの合流エッジ+k4と−k5については最適化が必要ない。なぜならこれ
らの合流エッジは最後の経由エリアのエッジとしてすでに最適だからである。同
じことが合流エッジ+k4と−k5による最適化ステップO7e205とO7f
206に対しても当てはまる。最適化ステップO7g207とO7i209の合
流エッジ+k5と−k6に対しては最適化が必要でない。なぜならこれらの合流
エッジは最後の経由エリアのエッジとしてすでに最適だからである。最適化ステ
ップO7h208の合流エッジ+k2に対しては、このエッジの区間値と、実際
エッジ−k5のルートテーブルエントリーとから次の新たな値が得られる: RRTNeu,Ank(+k2)=RRT,Ist(-k5)+RKante
,Ank(+k2) RRTNeu,Ank(+k2)=40+10 RRTNeu,Ank(+k2)=50 合流エッジの新たな抵抗値は最適化条件(図11)に相応してこのエッジの古
い値と比較される。
して、最適化は必要ない。なぜならこれらの合流エッジは最後の経由エリアのエ
ッジとしてすでに最適だからである。最適化ステップO7l211の合流エッジ
+k2に対しては、このエッジの区間値と実際エッジ+k6のルートテーブルエ
ントリーとから次の新たな値が得られる: RRTNeu,Ank(+k2)=RRT,Ist(+k6)+RKante ,Ank(+k2) RRTNeu,Ank(+k2)=30+10 RRTNeu,Ank(+k2)=40 合流エッジの新たな抵抗値は最適化条件(図11)に相応してこのエッジの古
い値と比較される。
、合流エッジ−k7(O7o214)に対してだけ最適化が必要である。なぜな
らこの合流エッジはまだ無限大の抵抗値を有しているからである。合流エッジ+
k6(O7n213)に対しては抵抗は改善されない。なぜならこの合流エッジ
はすでに先行の第1区間で最適化されているからである。
ブルとリスト1およびリスト2に対して得られる。
ーブル60と61のようになる。
179,O8c180,O8d181,O8e182,O8f183,O8g1
84およびO8h185がエッジにより次のテーブル62に従って行われる。
が必要である。なぜならこれらそれぞれの合流エッジの抵抗はまだ無限大だから
である。同じことが最適化ステップO8d218の合流エッジ−k3に対しても
当てはまる。最適化ステップO8e219の合流エッジ−k2に対して、このエ
ッジの区間値と実際エッジ+k3のルートテーブルエントリーとから次の新たな
値が得られる: RRTNeu,Ank(-k2)=RRT,Ist(+k3)+RKante
,Ank(-k2) RRTNeu,Ank(-k2)=50+15 RRTNeu,Ank(-k2)=65 合流エッジの新たな抵抗値は最適化条件(図11)に相応して、このエッジの
古い値と比較される。
プO8f220の合流エッジ+k1に対しては、同じ結果が生じる。最適化ステ
ップO8g221とO8h222の合流エッジと実際エッジに対しては、最適化
が必要である。なぜならそれぞれの合流エッジの抵抗はまだ無限大だからである
。
ブル63から65のように得られる。
テーブル66と67のようになる。
224,O9c225,O9d226,O9e227,O9f228,O9g2
29,O9h230およびO9i231がエッジにより次のテーブル67に従っ
て行われる:
1に対しては最適化が必要である。なぜなら、合流エッジーk1はまだ無限大の
抵抗を有するからである。最適化ステップO9b224,O9c225,O9d
226,O9e227,O9f228,O9g229およびO9h230の合流
エッジと実際エッジに対しては、最適化は必要ない。なぜなら相応の合流エッジ
の瞬時抵抗はルートテーブルにおいて新たな抵抗よりも小さいからである。
適化が必要である。なぜなら合流エッジ+k8はまだ無限大の抵抗値を有するか
らである。
態はテーブル68から70のようになる。
ーブル71と72のようになる。
10b233,O10c234,O10d235,O10e236がエッジによ
り次のテーブル73に従って行われる。
ならそれぞれの合流エッジの瞬時抵抗はルートテーブルにおいて新たな抵抗より
も小さいからである。
リスト2に対してテーブル75から77のように得られる。
発明の経由エリアルート探索の第2と最後の区間に対する終了基準が満たされる
。
れる。瞬時走行位置のエッジに基づいて、最後の最適化区間のルートテーブルに
あるエッジがルートリストに書き込まれる。従ってテーブル75の第1区間のル
ートテーブルから始まり、このテーブルからエッジ+k1が取り出され、第1の
エントリーとしてルートリストに書き込まれる。テーブル75には後続エッジと
してエッジ+k2がエントリーされ、そしてこのエッジは第2のエントリーとし
てルートリストに書き込まれる。+k2の後続エッジはエッジ+k6であり、こ
のエッジは相応にして次のエッジとしてルートリストにエントリーされる。エッ
ジ+k6は後続エッジをそれ以上有していない。従ってテーブル75による第1
区間のルートテーブルの評価は終了する。ルートリストはテーブル78に示す内
容となる:
この場合エッジ+k6である。VAIT(テーブル50)に相応して、次のルー
ト区間のルートテーブルが検出される。これはテーブル47の第2区間のルート
テーブルである。このルートテーブル(テーブル47)では最後に処理されたエ
ッジ、すなわちエッジ+k6により続行され、目的方向への連鎖が、後続エッジ
を有しない次のエッジまでさらに追跡される。したがってこれらは連続するエッ
ジ+k6,+k7,+k8である。従ってルートリストはテーブル79に示す内
容となる:
ップ300で本発明の方法がスタートする。ブロック301では、目的地と経由
エリアが定義される。さらにVALがVAITとVADLによって形成される。
ブロック302で、実際に処理された区間のルートテーブルが初期化される。ブ
ロック303では、VALがVAITとVADLにより初期化される。304で
、区間のエッジの最適化が行われる。ブロック305で、リスト1が空であるか
否かが問い合わされる。「否定」の場合には分岐306へ進み、「肯定」の場合
は分岐307へ進む。分岐306のブロック308では、実際エッジがリスト1
にある次のエッジとして検出される。ブロック309では続いて、この実際エッ
ジに配属された合流エッジが検出される。ブロック310では、エッジ最適化が
図11の条件に従って実行される。ブロック311では、全ての合流エッジが処
理されたか否かが検出される。「否定」の場合は分岐312で、ブロック309
の前の点313へリターンジャンプする。「肯定」の場合は、分岐314へ進み
、ブロック315で、リスト1から全てのエッジが処理されたか否かが問い合わ
される。「否定」の場合は分岐316によりブロック308の前の点317へリ
ターンジャンプする。「肯定」の場合は分岐318へ進み、ブロック319でリ
スト1とリスト2が交換される。その後ブロック305の前の点320へリター
ンジャンプする。
21へ進み、このブロックで全ての区間が最適化されたか否かが問い合わされる
。「否定」の場合は分岐322でブロック323へ分岐し、ここでVALが更新
される。続いてブロック302の前の点324へリターンジャンプする。ブロッ
ク321で「肯定」が検出されると、さらに分岐325によりブロック326へ
進む。このブロックではルーチンリストが合成される。そしてブロック327で
この方法は終了する。
れている。この装置は、ナビゲーション計算器401,デジタル地図を実際の道
路網のマッピングとして有する大容量データメモリ402,センサ装置404,
位置決め装置406,ルート探索装置408,インデクスメモリ410,インタ
フェース412,スピーカ414,表示装置416および入力装置418を有す
る。インタフェース412は経由エリアを入力および定義するために相応に拡張
されている。インデクスメモリ410も、VAITとVADLを有するVAL、
並びに個々の区間の相応のルートテーブルを記憶するために相応に拡張されてい
る。
明する。図26から図28はそれぞれ道路510と地点512から520を有す
る道路地図を示す。図示の道路網は例として、実際に存在する地点「カッセル」
512,「ミンデン」514,「ハノーバー」516,「ブラウンシュバイク」
518,および「ビーレフェルト」520を有する道路網に相当する。地図50
0の各々は、道路510の他に計算されたルート522を含み、これは太線で示
されている。
デン」514を入力した場合の状況を示す。言い替えると、これが「通常の」ル
ートである。計算されたルートは176kmの距離を有し、予想として1:44
hの走行時間を必要とする。ルートリストは以下の内容である:“市街地地域カ
ッセル、A44,A33,A2そしてミンデン周辺”。
ン方法およびナビゲーション装置では、中間目的地「ハノーバー」516を付加
的に出発地「カッセル」512と目的地「ミンデン」514に設定し、続いてル
ートを計算する。ここではまず「カッセル」512から「ハノーバー」516ま
での第1ルートが計算され、その後、「ハノーバー」516から「ミンデン」5
14への別個の第2ルートが計算される。そして続いて、これら2つのルートが
単純に合成される。第1ルートは165kmの距離を有し、予想走行時間は1:
36hである。第2ルートは75kmの距離を有し、予想走行時間は0:55h
である。従って全体ルート522は240kmの距離を有し、予想走行時間は2
:32hである。ルートリストには以下がエントリーされる:“市街地地域カッ
セル、A7,ハノーバー(市街地通過)、A2,ミンデン周辺”。
なわち中間目的地「ハノーバー」516での最適化が行われないことが明らかで
ある。分かり易くするために図27aと図28aに中間目的地「ハノーバー」の
領域を概略的に拡大して示す。ルート522は市街中心領域を直接通過する(図
27a)。このことは走行時間に相応に不利に作用する。これの原因は、ナビゲ
ーションシステムが中間目的地を備えた真のルートを計算するのではなく、第1
ルート計算では「ハノーバー」516が目的地であるためである。
えたルート”が計算される。これが図28と図28aに示されている。ここで「
ハノーバー」516は移行領域524として定義される。全体ルート522の距
離は245kmであり、図27によるルートよりやや長いが、しかし走行時間2
:17hで格段に短縮されている。「カッセル」512と「ハノーバー」517
との間の区間は164kmであり、予想走行時間は1:26hである。「ハノー
バー」516から「ミンデン」514への区間の距離は今度は81kmであり、
予想走行時間は0:51hである。ルートリストには次のようにエントリーされ
る:“市街地地域カッセル、A7,AKハノーバー東、A2、ミンデン周辺”。
本発明では全体ルート522の計算の際に、最終目的地、すなわち「ミンデン」
514への走行が見失われず、計算されたルート522は「ハノーバー」516
の中心部を通過せずに「ハノーバー」516の市街地領域を迂回している。この
ことによりは相応に時間が短縮される。
従来のルート計算方法との相違が明らかである。図27の従来の方法では、「ハ
ノーバー」516から「ミンデン」514へさらに走行することが考慮されてお
らず、従って「ハノーバー」516の市街地領域への経路が選択される。これは
まるで「ハノーバー」516が最終的目的地であるかのようである。これに対し
て本発明の方法は、中間目的地「ハノーバー」516の移行領域514で、「ミ
ンデン」514への走行続行について最適化されたルートを選択する。
。
す。
概略的に示す。
図である。
されたルートの道路地図である。
力した際に計算されたルートの道路地図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 出発地から目的地までのルートを、デジタル地図を基礎にし
て検出する方法であって、 該デジタル地図は、実際の道路網をそれぞれ抵抗とノードを有するエッジにマ
ッピングしており、 ルート探索アルゴリズムを用いて、ルートに対して最適化されたエッジをルー
トテーブルに記憶し、 該ルートに対して少なくとも1つの中間目的地を予め定義する方法において、 少なくとも1つの中間目的地を移行領域としてエッジ群の形態で定義し、 ルートの検出の際に全体ルートの抵抗を、出発地から全ての中間目的地を介し
て目的地まで最小化する、 ことを特徴とする方法。 - 【請求項2】 各中間目的地を移行領域として、デジタル地図の平面領域の
形態で定義し、該平面領域内にある相応する移行領域のエッジに配属し、移行領
域リストに記憶し、 第1のエッジ最適化を、目的地に相応する目的地エッジから始めて実行し、 結果を第1のルートテーブルに記憶し、 さらに予め定義された移行領域の数に相応する数のさらなる区間エッジ最適化
を実行し、 それぞれ別個の区間ルートテーブルに記憶し、 第1の区間最適化の終了時に、基本初期化および目的地初期化された移行領域
リストに記憶されたエッジを、第1のルートテーブルからの相応の抵抗によって
更新し、 さらに各区間エッジ最適化の開始時に、それぞれ基本初期化された区間ルート
テーブルに、移行領域リストのエッジの瞬時抵抗をエントリーし、 さらに第1の区間エッジ最適化から最後から1つ前の区間エッジ最適化の終了
時に、それぞれ瞬時の移行領域リストに記憶されたエッジの抵抗を、それぞれの
区間ルートテーブルの相応するエッジの抵抗によって更新し、 最後の区間エッジ最適化の後、最後の区間ルートテーブルから始まって第1の
ルートテーブルまで、これらのルートテーブルから1つのルートリストを合成し
、 出発地から1つまたは複数の中間目的地を介して目的地に至るルートの全体抵
抗が最小となるようにする、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 ルートリストの合成を次のように行う、すなわち、最後に実
行された区間エッジ最適化の最後の区間ルートテーブルから始まって、順次相応
するエッジをルートリストにエントリーし、当該エントリーを最後の区間ルート
テーブルにおいてエッジに対し後続エッジが定義されなくなるまで行い、 次の区間ルートテーブルおよび別の区間ルートテーブルを有する当該エッジに
より第1のルートテーブルまで同じように実行し、 区間ルートテーブルが処理される順序を移行領域リストで予め定める、請求項
2記載の方法。 - 【請求項4】 移行領域リストに、移行領域記述リストおよび移行領域イン
デクステーブルを記憶し、 該移行領域インデクスリストは、移行領域と移行領域記述リストとの配属関係
を含んでおり、 それぞれ1つの移行領域の移行領域記述リストは、所属の抵抗を備える配属さ
れたエッジを含む、請求項2または3記載の方法。 - 【請求項5】 移行領域記述リストへの第1のエントリーとして、抵抗0の
目的地をエントリーする、請求項4記載の方法。 - 【請求項6】 基本初期化のために、全ての抵抗を無限大にセットし、場合
により記憶されている後続エッジを消去する、請求項2から5までのいずれか1
項記載の方法。 - 【請求項7】 目的地初期化のために、目的地に相応するエッジの抵抗を0
にセットする、請求項2から6までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項8】 移行領域を、矩形、多角形、楕円または円形として、顕著な
点、とりわけ都市、工業地帯または高速道路出口の周辺に選択する、請求項1か
ら7までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項9】 移行領域を空間的に不鮮明に記述する、請求項1から8まで
のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項10】 付加的に道路網影響を、情報通信および/またはユーザに
より定義された操作、例えば「前方に渋滞」−通行止めにより、ルート計算の際
に考慮する、請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項11】 出発地から目的地までのルートを、メモリ(402)に記
憶されたデジタル地図に基づいて検出する装置(400)であって、 該デジタル地図は、実際の道路網をそれぞれ抵抗とノードを有するエッジにマ
ッピングする形式の装置において、 移行領域(14)としてデジタル地図の平面領域の形態で定義された中間目的
地を入力および定義するための装置(412,418)と、 移行領域の特性および場合により順序を記憶するための記憶装置(410)と
が設けられている、 ことを特徴とするルート検出装置。 - 【請求項12】 ナビゲーション計算器(401)、デジタル地図を実際の
道路網のマッピングとして含む大容量メモリ(402)、センサ装置(404)
、位置決め装置(406)、ルート探索装置(408)、インデクスメモリ(4
10)、インタフェース(412)、スピーカ(414)、表示装置(416)
、および入力装置(418)を有する、請求項11記載の装置(400)。
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