JP2004046746A - 道路情報推測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】地図データ、メッシュ標高データ、及び、あらかじめ把握することのできる道路設計基準データに基づいて、道路の勾（こう）配を推測することによって、高い精度で道路の勾配及び標高を推測することができるようにする。
【解決手段】道路設計基準データを読み込む道路設計基準読込部１６と、地図データ、標高データ及び道路設計基準データに基づいて、道路の標高を推測する道路標高推測部１４とを有する。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路情報推測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車等の車両に搭載され、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれる位置測定装置や各種センサを使用して、前記車両の運転者等の使用者に対して、車両の位置を表示したり、目的地までの経路を探索して表示したりするナビゲーション装置が知られている。
【０００３】
また、該ナビゲーション装置が搭載された車両において、前記ナビゲーション装置が提供する道路状況データに対応させて駆動力制御を行うことができるようにした車両の駆動力制御装置も提供されている。この場合、例えば、車両がコーナ（カーブ）に差し掛かることが検出され、かつ、運転者の動作に基づく所定の条件が満たされると、駆動力制御としてシフトダウン等の車両を減速させるためのコーナ制御が行われる。そして、上限の変速段が決定され、該上限の変速段より上の変速段（高速側の変速段、変速比の小さい変速段等）が選択されないようになっている。
【０００４】
この場合、前記車両の駆動力制御装置は、前記ナビゲーション装置が提供する道路状況データ、車両の速度、アクセル開度等の種々のデータに基づいて演算を行い、制御用データを作成し、該制御用データに基づいて道路形状に合わせた制御を行うようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のナビゲーション装置においては、地図データに道路の標高、勾（こう）配等がデータとして含まれていない。そもそも、ナビゲーション装置は、車両の運転者等の使用者に対して、車両の位置を表示したり、目的地までの経路を探索して表示したりするためのものであるので、２次元的な地図の上に車両の位置や経路を表示すれば事足りるからである。しかし、車両の駆動力やサスペンションをより勾配に合わせて適切に制御したり、ハイブリッド車においてエネルギーを効率的に制御したり、標高に即してエンジンを制御したりする場合、道路の標高、勾配等に関するデータが必要になる。すなわち、坂道に直面してから行っていた制御をあらかじめ行うことによって、効率が良い走行や滑らかな走行を行うことができる。
【０００６】
そこで、国土地理院によって提供される地図に含まれる等高線を利用したり（特開２０００−１２３２９２号公報参照）、国土地理院によって公開されている５０〔ｍ〕メッシュのメッシュ標高データを利用して地図データを補正することが考えられる。しかしながら、前記等高線やメッシュ標高データなどの道路の有無に関わらず設定された標高は、必ずしも実際の道路上の標高を正確に表していないので、そのまま利用することができない。すなわち、メッシュ標高データは、メッシュの節点における標高を測定したデータであるので、前記メッシュの節点が道路上に位置する場合には、道路上の標高を正確に把握することができるが、そうでない場合には、かなりの誤差が生じてしまう。例えば、道路が盛り土されて建設されていて前記メッシュの節点が周囲の平坦（たん）な箇所に位置する場合には、道路上の標高が前記メッシュの節点の標高よりも高くなり、道路が崖（がけ）を切り崩して建設されていて前記メッシュの節点が周囲の平坦な箇所に位置する場合には、道路上の標高が前記メッシュの節点の標高よりも低くなってしまう。これは、等高線の場合も同様である。また、道路の勾配を前記等高線やメッシュ標高データをそのまま利用して求めることができない。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題点を解決して、地図データ、メッシュ標高データ、及び、あらかじめ把握することのできる道路設計基準データに基づいて、道路の勾配を推測することによって、高い精度で道路の勾配及び標高を推測することができる道路情報推測装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の道路情報推測装置においては、道路設計基準データを読み込む道路設計基準読込部と、地図データ、標高データ及び道路設計基準データに基づいて、道路の標高を推測する道路標高推測部とを有する。
【０００９】
本発明の他の道路情報推測装置においては、道路設計基準データを読み込む道路設計基準読込部と、地図データ、標高データ及び道路設計基準データに基づいて、道路の勾配を推測する道路勾配推測部とを有する。
【００１０】
本発明の更に他の道路情報推測装置においては、さらに、前記道路標高推測部は、地図データ、標高データ、道路設計基準データ、及び、道路上の標高を明確に特定することができる特定点データに基づいて、道路の勾配を推測し、道路の標高を推測する。
【００１１】
本発明の更に他の道路情報推測装置においては、さらに、前記標高データは、メッシュ標高データである。
【００１２】
本発明の更に他の道路情報推測装置においては、さらに、前記道路設計基準データは、縦断曲線データ及び縦断勾配データを含む。
【００１３】
本発明の更に他の道路情報推測装置においては、地図データに含まれる道路上のノード点における地図上の位置情報と、メッシュ標高データとに基づいて各ノード点の地図上の位置における標高データを算出し、ノード点の標高データとするノード点標高算出処理部と、道路上の実際の標高を特定点データとして備える特定点を設定する特定点設定部と、道路設計基準データを読み込む道路設計基準読込部と、前記標高データを特定点によって補正することで第１の補正標高データを推測し、推測した第１の補正標高データの変化、前記特定点データ及び道路設計基準データに基づいて勾配データを推測する道路勾配推測部とを有する。
【００１４】
本発明の更に他の道路情報推測装置においては、さらに、推測した勾配データと前記特定点データとに基づいて、第２の補正標高データを推測する道路標高推測部を有する。
【００１５】
本発明の更に他の道路情報推測装置においては、さらに、前記道路標高推測部は、推測された第１の補正標高データの変化に基づいて山又は谷の位置を検出し、該山又は谷の位置に道路設計基準データに基づく曲線を挿入し、該曲線の勾配を特定点データ及び道路設計基準データに基づいて補正する。
【００１６】
本発明の道路情報推測方法においては、道路設計基準データを読み込み、地図データ、標高データ及び道路設計基準データに基づいて、道路の標高を推測する。
【００１７】
本発明の他の道路情報推測方法においては、道路設計基準データを読み込み、地図データ、標高データ及び道路設計基準データに基づいて、道路の勾配を推測する。
【００１８】
本発明の道路情報推測プログラムにおいては、コンピュータを、道路設計基準データを読み込む道路設計基準読込部と、地図データ、標高データ及び道路設計基準データに基づいて、道路の標高を推測する道路標高推測部として機能させる。
【００１９】
本発明の他の道路情報推測プログラムにおいては、コンピュータを、道路設計基準データを読み込む道路設計基準読込部と、地図データ、標高データ及び道路設計基準データに基づいて、道路の勾配を推測する道路勾配推測部として機能させる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
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。
【００２１】
図１は本発明の第１の実施の形態における道路情報推測装置の構成を機能の観点から示すブロック図、図２は本発明の第１の実施の形態における道路情報推測装置の詳細な構成を示す図である。
【００２２】
図２において、２０は道路情報推測装置であり、道路を走行する乗用車、トラック、バス、オートバイ、作業車等の車両に配設されている。また、４１は地球の周囲の軌道上を周回してＧＰＳ情報を発信するＧＰＳ衛星である。ここで、ＧＰＳ衛星は、実際には複数（例えば、６軌道上に２４個）であるが、図２においては、単一のＧＰＳ衛星４１がすべてのＧＰＳ衛星を代表するものとして示されている。
【００２３】
そして、前記道路情報推測装置２０において、２１は、地図の表示、車両の現在位置の認識、経路案内等のナビゲーション装置としての基本処理を実行するナビ制御装置である。また、２２は、道路の標高、勾配等の道路情報を推測するための処理を実行する道路情報推測制御装置であり、前記ナビ制御装置２１と各種情報の送受信を行うようになっている。そして、２３は、橋やトンネルのように道路に付随する構造物等であり実際の道路の標高、勾配等のデータが判明している箇所、すなわち、特定点データを格納する特定点データベースである。
【００２４】
また、２４は、前記ＧＰＳ衛星４１からのＧＰＳ情報を受信して、ナビ制御装置２１に送信するＧＰＳ受信装置であり、通常のナビゲーション装置において使用されるものと同様の構成を有する。そして、２５は、国土地理院によって公開されている５０〔ｍ〕メッシュのメッシュ標高データを格納する標高データベースである。また、２６は、車両のエンジン制御装置、変速比を制御する駆動力制御装置等の車両の各部を制御する車両制御装置と通信するための車両制御装置インターフェイスである。さらに、２７は、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）ディスプレイ、ホログラフィ装置等を備え、前記道路情報推測制御装置２２の指令に応じて道路の標高、勾配等の道路情報等を表示する表示装置である。なお、該表示装置２７は、ナビ制御装置２１の出力する、地図、経路、検索された施設等の情報も表示する。
【００２５】
そして、２８は、車両の状態を示す各種車両状態情報を各種センサから受信して、前記道路情報推測制御装置２２に送信するセンサ情報受信装置である。なお、前記各種車両状態情報は、道路情報推測制御装置２２を経由して、ナビ制御装置２１にも送信される。この場合、前記各種センサには、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、運転者が操作するブレーキペダルの動きを検出するブレーキスイッチ、運転者が操作するステアリングの舵（だ）角を検出するステアリングセンサ、運転者が操作するウィンカースイッチの動きを検出するウィンカーセンサ、運転者が操作する変速機のシフトレバーの動きを検出するシフトレバーセンサ、車両の走行速度、すなわち、車速を検出する車速センサ、車両の加速度を検出する加速度センサ、車両の向いている方位の変化を示すヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ等が含まれる。なお、前記各種車両状態情報は、アクセル開度、運転者が操作するブレーキペダルの動き、運転者が操作するステアリングの舵角、運転者が操作するウィンカースイッチの動き、運転者が操作する変速機のシフトレバーの動き、車両の走行速度、すなわち、車速、車両の加速度、車両の向いている方位の変化を示すヨーレイト等を含んでいる。
【００２６】
また、２９は、道路を設計する場合の基準である道路設計基準に含まれる各種データ、すなわち、道路設計基準データを格納する道路設計基準データベースである。国内において、高速道路や国道などの主要道路をはじめとする道路は、道路設計基準に基づいて建設されている。ここで、該道路設計基準は、登坂路から降坂路に変化する道路区間や降坂路から登坂路に変化する道路区間において車両が滑らかに走行することができるようにするための設計基準を含んでいる。この場合、登坂路と降坂路とを結ぶ区間を所定の距離や曲率半径を有する形状の道路としたり、車両の運転者が所定の視界を確保することが道路としたりすることが規定されている。これにより、車両が安全に走行することができ、車両の運転者が精神的な圧迫や負担を感じることのない道路を建設することができる。
【００２７】
そして、前記各種データには、例えば、道路の縦断曲線に関するデータとしての縦断曲線データ、道路の縦断勾配に関するデータとしての縦断勾配データ等が含まれる。通常、道路設計基準データは、道路種別（国道、県道、主要地方道、一般道、高速道路等）、道路の等級、設計速度等に応じて数値が定められている。前記縦断曲線データの場合、縦断曲線の半径や長さの数値が、道路種別、道路の等級、設計速度、縦断曲線の曲線形（凸形曲線、凹形曲線等の区別）等に応じて定められている。また、前記縦断勾配データの場合、縦断勾配の数値は、道路種別、道路の等級、設計速度等に応じて定められている。
【００２８】
ここで、前記ナビ制御装置２１は、図示されないＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算手段、半導体メモリ、磁気ディスク等の記憶手段、通信インターフェイス等を備える。そして、前記記憶手段には、地図データベース２１ａが格納されている。該地図データベース２１ａは、各種の地図データから成るデータベースであり、例えば、交差点データファイル、ノードデータファイル、道路データファイル、及び、各地域のホテル、ガソリンスタンド等の施設の情報が記録された施設情報データファイルを含むものである。そして、前記記憶手段には、経路を探索するためのデータの他、前記表示装置２７の画面に、探索された経路に沿って案内図を表示したり、次の交差点までの距離、次の交差点における進行方向等を表示したり、他の案内情報を表示したりするための各種データが記録される。なお、前記記憶手段には、所定の情報を音声出力するための各種データも記録される。また、前記記憶手段は、磁気テープ、磁気ディスク、磁気ドラム、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、光ディスク、ＭＯ、ＩＣカード、光カード、メモリカード等、あらゆる形態の記録媒体を含むものであり、取り外し可能な外部記憶媒体を使用することもできる。
【００２９】
そして、前記地図データベース２１ａにおける交差点データファイルには交差点データが、ノードデータファイルにはノードデータが、道路データファイルには道路データがそれぞれ記録され、前記交差点データ、ノードデータ及び道路データによって道路状況が前記表示装置２７の画面に表示される。なお、前記交差点データには、交差点の種類、すなわち、交通信号灯器の設置されている交差点であるか又は交通信号灯器の設置されていない交差点であるかが含まれる。また、前記ノードデータは、前記地図データファイルに記録された地図データにおける少なくとも道路の位置及び形状を構成するものであり、実際の道路の分岐点（交差点、Ｔ字路等を含む）、ノード点、及び、各ノード点間を連結するリンクを示すデータから成る。さらに、前記ノード点は、少なくとも道路の屈曲点の位置を示す。
【００３０】
また、前記道路データには、道路自体について、幅員、カント、バンク、道路の車線数、該車線数の減少する地点、幅員の狭くなる地点等のデータが含まれる。なお、高速道路や幹線道路の場合、対向方向の車線のそれぞれが別個の道路データとして格納され、２条化道路として処理される。例えば、片側２車線以上の幹線道路の場合、２条化道路として処理され、上り方向の車線と下り方向の車線は、それぞれ、独立した道路として道路データに格納される。また、コーナについては、曲率半径、交差点、Ｔ字路、コーナの入口等のデータが含まれる。さらに、道路属性については、踏切、高速道路出入口ランプウェイ、高速道路の料金所、道路種別等のデータが含まれる。
【００３１】
さらに、前記ナビ制御装置２１の通信インターフェイスは、道路情報推測制御装置２２との間で通信を行うとともに、ＦＭ送信装置、電話回線網、インターネット、携帯電話網等との間で各種データの送受信を行うことができるものであることが望ましい。例えば、図示されない情報センサ等によって受信した渋滞等の道路情報、交通事故情報、ＧＰＳセンサの検出誤差を検出するＤ−ＧＰＳ情報等の各種データを受信するようになっていることが望ましい。
【００３２】
そして、前記ナビ制御装置２１は、ＧＰＳ受信装置２４及びセンサ情報受信装置２８から受信した情報に基づいて、目的地までの経路の探索、経路中の走行案内、地点、施設等の検索等の各種処理を実行し、地図を表示装置２７の画面に表示し、前記地図上に車両の現在位置、該現在位置から目的地までの経路、該経路に沿った案内情報等を表示する。なお、該案内情報は、発音手段によって音声出力されるようにしてもよい。
【００３３】
また、前記道路情報推測制御装置２２は、図示されないＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算手段、半導体メモリ、磁気ディスク等の記憶手段、通信インターフェイス等を備える。ここで、前記記憶手段は、磁気テープ、磁気ディスク、磁気ドラム、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、光ディスク、ＭＯ、ＩＣカード、光カード、メモリカード等、あらゆる形態の記録媒体を含むものであり、取り外し可能な外部記憶媒体を使用することもできる。
【００３４】
そして、前記道路情報推測制御装置２２は、前記記憶手段に格納された制御プログラムに従って、前記ナビ制御装置２１の地図データベース２１ａから取得した地図データ、特定点データベース２３から取得した特定点データ、及び、標高データベース２５から取得したメッシュ標高データに基づいて、特定点間の道路の標高を推測する処理を行う。さらに、本実施の形態においては、前記特定点間の道路の勾配を推測する処理も行うようになっている。
【００３５】
この場合、メッシュ標高データとしては、国土地理院から公開されている５０〔ｍ〕メッシュ標高データを使用し、地図データとしてはナビ制御装置２１の地図データベース２１ａに格納されているデータを使用する。そして、前記５０〔ｍ〕メッシュ標高データと地図データとから道路の標高、勾配を推測する。
【００３６】
また、本実施の形態において、特定点は標高を明確に特定することができる道路上の点であり、特定点データは道路上の前記特定点の実際の標高である。具体的には、前記特定点は標高を明確に特定することができる道路上の構造物の少なくとも一部である。該構造物は、例えば、トンネルや橋などの構造物であり、標高に関する設計データ、実測データ等が入手可能なもの、すなわち、標高を明確に特定することができるものである。なお、前記構造物の長さ方向に渡るすべての箇所において、標高を特定することができる場合には、前記構造物の全体を特定点の集合として取り扱う。また、前記構造物の一部の箇所、例えば、トンネルの両端の出入口、橋の両端部等だけにおいて標高を特定することができる場合には、標高を特定することができる箇所だけを特定点として取り扱う。そして、前記特定点の標高を道路の標高、勾配を推測する上での固定値、すなわち、特定点データとして使用する。このように、固定値である特定点データを使用することによって、特定点データに合わせるように道路の他の箇所の標高を補正すればよいので、精度が高い標高推測を行うことができる。
【００３７】
本実施の形態において、道路情報推測装置２０は、図１に示されるように、機能の観点から、道路の標高を明確に特定することができる特定点を設定する特定点設定部１２、標高データに基づいて道路の勾配を推測する道路勾配推測部１３、少なくとも地図上の道路の位置を特定することができる地図データ、地図上の位置情報に対応させた標高を特定することができる標高データ及び道路設計基準データに基づいて、道路の標高を推測する道路標高推測部１４、各ノード点の標高データをメッシュ標高データに基づいて算出するノード点標高算出処理部１５、及び、道路設計基準データを読み込む道路設計基準読込部１６を有するものである。
【００３８】
そして、道路情報推測装置２０の機能を具体的に説明すると、前記特定点設定部１２は隣り合う二つの特定点を設定する。ここでは、隣り合う二つの特定点を選定し、道路の標高を推測する範囲として設定する。また、前記道路勾配推測部１３は、地図データ、標高データ及び道路設計基準データに基づいて、道路の勾配を推測する。さらに、前記道路標高推測部１４は、地図データ、標高データ及び道路設計基準データに基づいて、道路の標高を推測するが、より詳細には、推測された道路の勾配の変化、特定点データ及び道路設計基準データに基づいて前記標高データを補正して、道路の標高を推測する。そして、前記ノード点標高算出処理部１５は、地図データに含まれる道路上のノード点に関する情報を取得し、各ノード点の標高データをメッシュ標高データに基づいて算出する。また、前記道路設計基準読込部１６は道路設計基準データを読み込む。
【００３９】
なお、本実施の形態における道路情報推測装置２０は、随時、道路勾配推測データ及び道路標高推測データを作成して、記憶手段に格納するようになっている。例えば、車両の運転者等の操作者が、図示されない入力装置を操作してナビ制御装置２１を作動させ、目的地を設定し、該目的地までの経路を探索させた場合、探索された経路に対応する道路について、道路勾配推測データ及び道路標高推測データを作成するようにしてもよい。また、車両の走行中に、車両の前方の所定距離範囲内の経路に対応する道路について、道路勾配推測データ及び道路標高推測データを作成するようにしてもよい。
【００４０】
さらに、各ノード点における前記道路勾配推測データ及び道路標高推測データをナビ制御装置２１の地図データベース２１ａに記録することもできる。この場合、道路情報推測装置２０が道路勾配・標高推測処理を実行した経路に関しては、前記道路勾配推測データ及び道路標高推測データが記録され蓄積されていくので、道路勾配・標高推測処理を繰り返して実行する必要がない。
【００４１】
次に、前記構成の道路情報推測装置の動作について説明する。なお、本実施の形態においては、特定点設定部１２が隣り合う二つの特定点を設定し、道路標高推測部１３が、前記二つの特定点間の道路上の各ノード点の標高データを取得し、該標高データを、前記二つの特定点の特定点データによって補正して、道路標高推測データを作成する場合の動作について説明する。
【００４２】
図３は本発明の第１の実施の形態における道路情報推測装置の動作を示すフローチャートである。
【００４３】
ここでは、道路情報推測装置２０の動作の全体的な流れについて説明する。まず、道路情報推測装置２０はナビゲーション基本処理を実行する。この場合、車両の現在位置の検出、目的地までの経路の探索、経路中の走行案内、特定区間の決定、地点、施設等の検索等を行い、地図を表示装置２７の画面に表示し、前記地図上に車両の現在位置、該現在位置から目的地までの経路、該経路に沿った案内情報等を表示する。
【００４４】
次に、前記道路情報推測装置２０は道路勾配・標高推測処理を実行する。この場合、ナビゲーション基本処理において算出された車両の現在位置、又は、出発地から目的地までの経路に対応する道路上の各ノード点の標高を、標高データベース２５から取得した５０〔ｍ〕メッシュ標高データに基づいて算出する。そして、算出された各ノード点の標高データに基づき、特定点データ及び道路設計基準データを使用して、各ノード点における道路の勾配を推測する。また、推定された道路の勾配に基づいて、各ノード点における道路の標高を推測する。この場合も、特定点の標高を特定点データとして使用する。
【００４５】
最後に、前記道路情報推測装置２０は表示処理及び車両制御処理を実行する。ここで、表示処理においては、推測された道路の標高や勾配を表示装置２７の画面に表示させるための処理を行う。例えば、道路の標高の変化を表す線を表示装置２７の画面に表示したり、経路を鳥瞰図（バードビュー）的に表示装置２７の画面に表示する場合に、道路に起伏を付けて表示したりすることができる。
【００４６】
また、車両制御処理においては、推測された道路の標高や勾配に適するエンジン出力としたり、変速比としたりするように、エンジン制御装置、駆動力制御装置等の車両制御装置を動作させるための制御信号を車両制御装置インターフェイス２６から出力させる。さらに、道路の標高や勾配の変化を予測した制御動作を行わせることもできる。また、車両がＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）やＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）である場合には、バッテリエネルギーを効率的に使用するように、車両制御装置を動作させるための制御信号を車両制御装置インターフェイス２６から出力させることもできる。
【００４７】
なお、前記ナビゲーション基本処理、道路勾配・標高推測処理、並びに、表示処理及び車両制御処理は、所定の周期（例えば、１６〔ｍｓｅｃ〕）で繰り返し実行される。
【００４８】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１　ナビゲーション基本処理を行う。
ステップＳ２　道路勾配・標高推測処理を行う。
ステップＳ３　表示処理及び車両制御処理を行い、処理を終了する。
【００４９】
次に、道路勾配・標高推測処理について詳細に説明する。
【００５０】
図４は本発明の第１の実施の形態における道路勾配・標高推測処理の動作を示すフローチャートである。
【００５１】
まず、道路情報推測装置２０は、ナビゲーション基本処理によって探索された経路の経路情報を読み込む。この場合、前記経路は、車両の現在位置から目的地までの経路であってもよいし、出発地から目的地までの経路であってもよいし、通過地点までの経路であってもよい、また、走行中の車両の前方の所定距離範囲（例えば、車両の前方１〔ｋｍ〕までの範囲）内の経路であってもよい。そして、前記経路情報には前記経路に該当する道路上の各ノード点に関する情報としてのノードデータが含まれる。なお、該ノードデータは、ナビ制御装置２１の地図データベース２１ａに地図データとして格納されている。
【００５２】
ここで、前記経路が長い場合、一度にすべての経路の経路情報を読み込むと膨大なデータ量となり、メモリ資源が不足するので、前記経路を所定の距離、例えば、約５〔ｋｍ〕毎に分割して、分割された経路に対応する経路情報を順次読み込むようにすることもできる。
【００５３】
続いて、経路に対応する道路上の各ノード点の標高としての標高データを、標高データベース２５から取得した５０〔ｍ〕メッシュ標高データに基づいて算出するノード点標高算出処理を実行する。この場合、メッシュ標高データは、メッシュの節点における標高を測定したデータであるが、前記道路上の各ノード点は、必ずしもメッシュの節点に対応する位置に存在しないので、５０〔ｍ〕メッシュ標高データをそのまま使用することはできない。そこで、前記道路上の各ノード点における標高データを５０〔ｍ〕メッシュ標高データに基づいて算出する必要がある。すなわち、地図データに含まれる道路上のノード点における地図上の位置情報と、各ノード点の地図上の位置における標高データをメッシュ標高データとする。
【００５４】
続いて、各ノード点における標高データを、特定点の特定点データによって補正し、道路の標高を示す曲線の変曲点である山と谷の位置を特定し、道路設計基準データに基づいて、勾配を推測して道路勾配推測データを作成するとともに、該道路勾配推測データから道路標高推測データを作成する勾配・標高推測処理を実行する。
【００５５】
ここで、前記ノード点標高算出処理によって算出された各ノード点の標高データには、かなりの誤差が含まれる可能性がある。例えば、道路が盛り土されて建設されていて前記メッシュの節点が周囲の平坦な箇所に位置する場合には、道路上の標高が前記メッシュの節点の標高よりも高くなり、道路が崖を切り崩して建設されていて前記メッシュの節点が周囲の平坦な箇所に位置する場合には、道路上の標高が前記メッシュの節点の標高よりも低くなってしまう。このように、道路上の各ノード点と周囲に存在するメッシュの節点との標高に大きな差がある場合、前記ノード点標高算出処理によって算出された各ノード点の標高データには、かなりの誤差が含まれる。
【００５６】
ところで、実際の道路は道路設計基準に従って設計され、建設されている。そのため、道路の勾配を表す縦断勾配の数値や、道路の山と谷における道路形状を表す縦断曲線の半径や長さの数値を、道路設計基準データに含まれる縦断曲線データや縦断勾配データから定めることができる。この場合、特定点の標高や勾配は明確な値なので、前記ノード点標高算出処理によって算出された各ノード点の標高を結ぶ曲線を、前記特定点の特定点データ、道路の山と谷の位置、並びに、縦断曲線データ及び縦断勾配データによって置き換えることで補正することによって、高い精度で道路の勾配を示す曲線を得ることができる。これにより、各ノード点における勾配を推測することができる。
【００５７】
そして、前記推定された勾配に基づいて各ノード点の標高を算出することができる。この場合、あるノード点の標高が与えられると、隣接するノード点との水平方向の距離と勾配に基づいて、隣接するノード点の標高を算出することができる。
【００５８】
最後に、推測された道路の勾配及び標高が所定の基準を満たしているか否かを確認し、満たしていない場合には修正を加えて、処理を終了する。
【００５９】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ２−１　経路情報を読み込む。
ステップＳ２−２　ノード点標高算出処理を行う。
ステップＳ２−３　勾配・標高推測処理を行い、処理を終了する。
【００６０】
次に、ノード点標高算出処理について説明する。
【００６１】
図５は本発明の第１の実施の形態におけるメッシュの節点とノード点との位置関係をを示す図、図６は本発明の第１の実施の形態における二つの節点からノード点の標高を求める方法を示す図、図７は本発明の第１の実施の形態における四つの節点からノード点の標高を求める方法を示す図、図８は本発明の第１の実施の形態におけるノード点標高算出処理の動作を示すフローチャートである。
【００６２】
まず、道路情報推測装置２０は、読み込んだ経路情報に含まれる経路に対応する道路上の各ノード点と、標高データベース２５から取得した５０〔ｍ〕メッシュ標高データにおけるメッシュの節点との地図上の位置関係を判断する。この場合、図５に示されるように、水平面としてのｘ−ｙ平面上におけるそれぞれのノード点（図５における、ノード点１〜５）とメッシュの節点との地図上の位置関係を判断する。そして、ノード点の座標が、メッシュの節点の座標上にあるか否かを判断する。すなわち、それぞれのノード点について、そのｘ座標及びｙ座標がメッシュの節点のｘ座標及びｙ座標と一致するか否かを判断する。
【００６３】
そして、一致する場合、道路情報推測装置２０は第１標高算出処理を実行する。この場合、メッシュの節点の標高（ｚ座標）がそのまま該当するノード点の標高を表していると言えるので、道路情報推測装置２０は、メッシュの節点の標高を前記ノード点の標高として採用する。例えば、図５に示される例においては、ノード点２がメッシュの節点である点Ａと一致しているので、該点Ａの標高をノード点２の標高とする。そして、道路情報推測装置２０は、前記ノード点（図５に示される例におけるノード点２）に関する第１標高算出処理を終了し、次のノード点（図５に示される例におけるノード点３）について、ノード点標高算出処理を開始する。
【００６４】
一方、ノード点のｘ座標及びｙ座標がメッシュの節点のｘ座標及びｙ座標と一致しない場合、道路情報推測装置２０は、前記ノード点をｘ−ｙ平面に投影した点が、互いに隣り合う節点を結ぶ線分をｘ−ｙ平面に投影した線分上にあるか否かを判断する。例えば、図５に示される例においては、ノード点３はメッシュの節点を結ぶ線分上にないが、ノード点４がメッシュの節点である点Ｂと点Ｃとを結ぶ線分上にある。
【００６５】
そして、ノード点をｘ−ｙ平面に投影した点が、互いに隣り合う節点を結ぶ線分をｘ−ｙ平面に投影した線分上にあると判断した場合、道路情報推測装置２０は第２標高算出処理を実行する。該第２標高算出処理においては、互いに隣り合う節点の間では、標高がリニア（直線的）に変化するものであるとの仮定に基づいて、前記ノード点の標高を算出する。すなわち、３次元空間において、互いに隣り合う節点を結ぶ線分上に前記ノード点を投影した点のｚ座標、すなわち、標高を算出する。この場合、前記線分の両端のｘ座標、ｙ座標及びｚ座標から前記線分を表す式を決定することができるので、前記線分上におけるノード点の位置を示すｘ座標及びｙ座標の数値を前記式に代入することによって、ノード点の標高を算出する。
【００６６】
例えば、図５に示される例におけるノード点４は、３次元空間において、図６に示されるように、メッシュの節点である点Ｂと点Ｃとを結ぶ線分ＢＣ上にある。そして、点Ｂ及び点Ｃのｘ座標、ｙ座標及びｚ座標から、線分ＢＣの両端（点Ｂ及び点Ｃ）の標高と線分ＢＣの傾斜とを算出することができ、また、ノード点４のｘ座標及びｙ座標から線分ＢＣ上におけるノード点４の位置も算出することができる。したがって、ノード点４のｚ座標、すなわち、標高も算出することができる。
【００６７】
また、ノード点をｘ−ｙ平面に投影した点が、互いに隣り合う節点を結ぶ線分をｘ−ｙ平面に投影した線分上にないと判断した場合、道路情報推測装置２０は第３標高算出処理を実行する。該第３標高算出処理においては、前記ノード点の周囲に存在する四つの節点を使用する。まず、３次元空間において、前記四つの節点の中から三つの節点を頂点とする三角形状の平面を二つ設定する。この場合、各頂点のｘ座標、ｙ座標及びｚ座標から前記平面を表す式を決定することができる。続いて、前記ノード点を前記二つの平面に投影した点の位置を示すｘ座標及びｙ座標の数値を前記式に代入することによって、前記二つの平面に投影した点のｚ座標、すなわち、標高をそれぞれ算出する。最後に、前記二つの平面に投影した点の標高の平均値を算出して、前記ノード点の標高とする。
【００６８】
例えば、図５に示される例におけるノード点３の周囲に存在する四つの節点である点Ａ、点Ｂ、点Ｃ及び点Ｄを使用する。この場合、ノード点３と点Ａ、点Ｂ、点Ｃ及び点Ｄとの位置関係は、３次元空間において、図７に示されるようになる。そして、点Ａ、点Ｂ及び点Ｃを頂点とする三角形状の平面△ＡＢＣ、並びに、点Ａ、点Ｂ及び点Ｄを頂点とする三角形状の平面△ＡＢＤを設定する。なお、三角形状の平面を設定する場合、二つの節点を結ぶ線分の中で、ノード点に最も近接する線分を辺に含むようにすることが望ましい。そのため、図７に示される例においては、ノード点３に最も近接する線分ＡＢを辺に含む平面△ＡＢＣ及び平面△ＡＢＤが設定されている。
【００６９】
この場合、点Ａ、点Ｂ、点Ｃ及び点Ｄのｘ座標、ｙ座標及びｚ座標から、平面△ＡＢＣ及び平面△ＡＢＤにおけるすべての点のｚ座標、すなわち、標高を算出することができる。そのため、ノード点３を平面△ＡＢＣに投影した点の標高、及び、ノード点３を平面△ＡＢＤに投影した点の標高を算出し、二つの点の標高の平均値をノード点３の標高とすることができる。
【００７０】
このようにして、道路情報推測装置２０は、前記ノード点（図５に示される例におけるノード点３及びノード点４）に関する第２標高算出処理及び第３標高算出処理を終了し、次のノード点（図５に示される例におけるノード点５）について、ノード点標高算出処理を開始する。
【００７１】
なお、道路情報推測装置２０は、算出された各ノード点の標高を記憶手段に一時的に格納することができる。この場合、読み込んだ経路情報に対応付けて格納することもできる。
【００７２】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ２−２−１　ノード点の座標が５０〔ｍ〕メッシュ標高データのメッシュを構成する節点上に存在するか否かを判断する。存在する場合はステップＳ２−２−２に、存在しない場合はステップＳ２−２−３に進む。
ステップＳ２−２−２　第１標高算出処理を実行してノード点の地図上の位置である座標を算出し、、処理を終了する。
ステップＳ２−２−３　ノード点をｘ−ｙ平面に投影した点が互いに隣り合う節点を結ぶ線分をｘ−ｙ平面に投影した線分の上にあるか否かを判断する。線分上にある場合はステップＳ２−２−４に、線分上にない場合はステップＳ２−２−５に進む。
ステップＳ２−２−４　第２標高算出処理を実行してノード点の地図上の位置である座標を算出し、処理を終了する。
ステップＳ２−２−５　第３標高算出処理を実行してノード点の地図上の位置である座標を算出し、処理を終了する。
【００７３】
次に、勾配・標高推測処理について説明する。
【００７４】
図９は本発明の第１の実施の形態におけるノード点の標高を結ぶ曲線を示す図、図１０は本発明の第１の実施の形態における疑似標高データの曲線を示す図、図１１は本発明の第１の実施の形態における勾配・標高推測処理の動作を示すフローチャートである。なお、図９及び１０においては、横軸に距離を、縦軸に標高を採っている。
【００７５】
ここでは、勾配を推測して道路勾配推測データを作成するとともに、該道路勾配推測データから道路標高推測データを作成する勾配・標高推測処理について説明する。
【００７６】
まず、道路情報推測装置２０は、ノード点標高算出処理によって算出された各ノード点の標高を読み込む。なお、一度にすべての経路のノード点の標高を読み込むと膨大なデータ量となり、メモリ資源が不足する場合には、経路を所定の距離、例えば、約５〔ｋｍ〕毎に分割して、分割された経路に対応するノード点の標高を順次読み込むようにすることもできる。
【００７７】
そして、道路情報推測装置２０は、読み込んだ各ノード点の標高に基づいて、各ノード点を結ぶ曲線を作成すると、図９に示されるようになる。なお、図９に示される例において、前記曲線を作成する範囲は、約５〔ｋｍ〕の範囲である。そして、図９において、曲線（ａ）は実際の道路の標高を示す曲線であり、曲線（ｂ）はノード点標高算出処理によって算出された各ノード点の標高を結ぶ曲線（●は各ノード点の標高を示している。）である。なお、■は道路上の標高を特定することができる特定点としての橋及びトンネルにおけるノード点の標高を示している。
【００７８】
図９に示されるように、橋の上やトンネル内のように道路上における各ノード点と周囲に存在するメッシュの節点との標高に大きな差がある場合（通常、橋は谷や川の上に架けられているので、周囲に存在するメッシュの節点は、橋の上の道路上におけるノード点よりもかなり低い位置にある。また、トンネルの周囲は丘や山なので、周囲に存在するメッシュの節点は、トンネル内の道路上におけるノード点よりもかなり高い位置にある。）、前記ノード点標高算出処理によって算出された各ノード点の標高には、かなりの誤差が含まれることが分かる。
【００７９】
そこで、道路情報推測装置２０は、特定点データベース２３から、特定点データとして特定点の標高を読み込んで、曲線（ｂ）に組み込む。すなわち、曲線の地図上の位置に対応する特定点データに置き換える。ここでは、特定点としての橋及びトンネルについて、長さ方向に渡るすべての箇所において標高を特定することができる場合について説明する。そして、特定点データに合致するように、前記曲線（ｂ）を修正する。この場合、固定値である特定点データを挿入することによって、特定点データに合わせるように道路の他の箇所の標高が補正される。
【００８０】
これにより、図１０における曲線（ｂ）で示されるような修正された標高データとしての第１の補正標高データである疑似標高データ（●は各ノード点の標高を示し、■は特定点としての橋及びトンネルにおけるノード点の標高を示している。）を得ることができる。そして、該疑似標高データは、記憶手段に一時的に格納される。なお、曲線（ａ）は実際の道路の標高を示す曲線である。
【００８１】
続いて、道路情報推測装置２０は、第１の補正標高データである疑似標高データの曲線の近似処理によって得られる近似曲線に基づいて、道路の山と谷との位置を検出する山谷検出処理を実行して、第１の補正標高データの変化から道路の山と谷とを特定する。さらに、道路情報推測装置２０は、道路設計基準データベース２９から取得した道路設計基準データに含まれる縦断曲線データ、縦断勾配データ及び特定点データに基づいて、道路の勾配を推測し、該道路の勾配に基づいて道路の標高を推測する道路設計基準組込処理を実行する。これにより、勾配データである道路勾配推測データ及び第２の補正標高データである道路標高推測データを得ることができる。
【００８２】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ２−３−１　ノード点の標高を読み込む。
ステップＳ２−３−２　特定点データを組み込む。
ステップＳ２−３−３　山谷検出処理を行う。
ステップＳ２−３−４　道路設計基準組込処理を行い、処理を終了する。
【００８３】
次に、山谷検出処理について説明する。
【００８４】
図１２は本発明の第１の実施の形態における近似曲線を示す図、図１３は本発明の第１の実施の形態における山谷検出処理の動作を示すフローチャートである。なお、図１２においては、横軸に距離を、縦軸に標高を採っている。
【００８５】
ところで、道路の設計基準には、道路の勾配が変化する箇所、すなわち、道路の標高を示す曲線の変曲点である山と谷には縦断曲線を設けるようになっている。そして、縦断曲線の形状を規定する半径や長さの数値は、道路の種別、等級、設計速度等に応じてあらかじめ定められている。そのため、道路の山と谷の位置を特定することができれば、道路設計基準データに含まれる縦断曲線データに基づいて、山と谷の位置における道路の勾配を特定することができる。
【００８６】
そこで、本実施の形態において、道路情報推測装置２０は、山と谷との位置を特定するために山谷検出処理を実行するようになっている。
【００８７】
この場合、道路情報推測装置２０は、第１の補正標高データである前記疑似標高データを読み込み、山谷検出処理の対象範囲としての近似範囲を決定する。なお、本実施の形態において、該近似範囲は、前記特定点設定部１２において設定された隣り合う二つの特定点間の範囲とする。これにより、近似範囲の両端における標高が特定されるので、精度の高い近似曲線を得ることができる。図１２に示される例において、前記二つの特定点間は、約２〔ｋｍ〕の距離である。
【００８８】
ここで、前記疑似標高データは、道路の標高を正確に示してはいないが、実際の道路と同様の傾向で登ったり下ったりしている。そのため、擬似標高データに基づいて、実際の道路における山と谷の位置を特定することができる。
【００８９】
そして、道路情報推測装置２０は、図１２に示されるように、前記疑似標高データを距離−標高平面上に展開し、最小二乗法によって近似する近似処理を実行する。ここで、近似に使用する関数としては、例えば、６次の多項式を使用するが、多項式の次数はいくらであってもよいが、前記近似範囲が広くなるほど次数を増加させてもよいし、前記メッシュ標高データ等に基づいて地形の特性を判定することによって次数を増減させてもよい。
【００９０】
ここで、６次の多項式を使用して近似曲線を求める方法について説明する。
【００９１】
まず、求める近似曲線を表す式（１）を次のように設定する。
【００９２】
【数１】

【００９３】
ただし、ｘは距離−標高平面における距離、ｙは距離−標高平面における標高である。
【００９４】
そして、各ノード点の疑似標高データを示す点■の座標を（ｘ_ｉ、ｙ_ｉ）とすると、前記点■と近似曲線との標高に関する差ｄ_ｉは次の式（２）のように表される。
【００９５】
【数２】

【００９６】
なお、差ｄ_ｉの値は正になる場合と負になる場合とがあるので、前記差ｄ_ｉの絶対値に対応する値を得るために、前記差ｄ_ｉを２乗する。そして、前記近似範囲におけるすべての点■に関する差ｄ_ｉを２乗した数値の合計をＳｅとすると、Ｓｅは次の式（３）のように表される。
【００９７】
【数３】

【００９８】
次に、前記Ｓｅが最小となるような係数ａ_０〜ａ_６の数値を求めるために連立方程式をたてる。この場合、まず、式（３）を係数ａ_０〜ａ_６でそれぞれ偏微分して、次の式（４）〜（１１）を得る。
【００９９】
【数４】

【０１００】
【数５】

【０１０１】
【数６】

【０１０２】
【数７】

【０１０３】
【数８】

【０１０４】
【数９】

【０１０５】
【数１０】

【０１０６】
【数１１】

【０１０７】
続いて、前記（４）〜（１１）を０とおくと、係数ａ_０〜ａ_６を未知数とする７元の連立方程式となるので、該連立方程式を解いて、係数ａ_０〜ａ_６を求める。そして、求められた係数ａ_０〜ａ_６の値を代入した式（１）が近似曲線を表す式となる。
【０１０８】
これにより、図１２における曲線（ｄ）で示されるような近似曲線を得ることができる。なお、図１２において、曲線（ａ）は実際の道路の標高を示す曲線であり、曲線（ｂ）は疑似標高データを結ぶ曲線（■は各ノード点の疑似標高データを示している。）であり、（ｃ）は特定点としての橋の存在する区間を示している。
【０１０９】
図１２に示されるように、近似曲線（ｄ）における山と谷とは、実際の道路の標高を示す曲線（ａ）における山と谷とに一致している。したがって、前記近似曲線（ｄ）から山と谷の位置を推測することができる。なお、前記近似曲線では小さい谷や山などを無視してしまうので、近似範囲を広げすぎると、山と谷の位置を適切に推測することが困難になる。そのため、本実施の形態においては、前述されたように、隣り合う二つの特定点間の約２〔ｋｍ〕の範囲を近似範囲として、山と谷の位置を推測するようになっている。
【０１１０】
続いて、道路情報推測装置２０は、前記近似曲線（ｄ）の変曲点を求めて山と谷の位置を特定する。この場合、前記近似曲線（ｄ）を表す式を微分して０になる位置が山であり、谷である。これにより、山及び谷の位置を特定することができる。なお、山であるか谷であるかの判定は、前後の標高の傾きから判断する。山である場合、傾きは＋から−に、谷である場合、傾きは−から＋に変化する。
【０１１１】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ２−３−３−１　擬似標高データを読み込む。
ステップＳ２−３−３−２　山谷を推測する。
ステップＳ２−３−３−３　山谷を特定し、処理を終了する。
【０１１２】
次に、道路設計基準組込処理について説明する。
【０１１３】
図１４は本発明の第１の実施の形態における縦断曲線を示す図、図１５は本発明の第１の実施の形態における勾配データである道路勾配推測データを示す図、図１６は本発明の第１の実施の形態における第２の補正標高データである道路標高推測データを示す図、図１７は本発明の第１の実施の形態における道路設計基準組込処理の動作を示すフローチャートである。なお、図１４及び１６においては、横軸に距離を、縦軸に標高を採り、図１５においては横軸に距離を、縦軸に勾配を採っている。
【０１１４】
まず、道路情報推測装置２０は、既に読み込んだ経路情報とともに道路データに含まれている道路種別に基づいて、経路に対応する道路が国道、県道、主要地方道、一般道、高速道路等の道路種別のいずれに該当するかを特定する、すなわち、道路種別を特定する。この場合、道路の等級、設計速度等も特定する。前述されたように、縦断曲線データの場合、縦断曲線の半径や長さの数値が、道路種別、道路の等級、設計速度、縦断曲線の曲線形（凸形曲線、凹形曲線等の区別）等に応じて定められ、また、縦断勾配データの場合、縦断勾配の数値は、道路種別、道路の等級、設計速度等に応じて定められている。そのため、経路に対応する道路の道路種別、道路の等級、設計速度等を特定することによって、道路設計基準データベース２９から、縦断曲線データ及び縦断勾配データを取得することが可能となる。本実施の形態においては、道路が高速道路であり、設計速度が８０〔ｋｍ／ｈ〕で設計されているものとする。
【０１１５】
続いて、道路情報推測装置２０は、道路設計基準データベース２９から、設計速度が８０〔ｋｍ／ｈ〕の高速道路の縦断曲線データを取得する。なお、縦断曲線は、道路の勾配としての縦断勾配が変移する場所、例えば、山や谷、尾根などにおいて、運動量の変化によって車両が受ける衝撃を緩和するために、衝撃緩和曲線として使用されるものである。そのため、縦断曲線は、山谷検出処理において特定された山と谷の位置に挿入される。
【０１１６】
道路構造令によると、設計速度が８０〔ｋｍ／ｈ〕の道路の場合の縦断曲線半径は凸型（山）ではＲ＝３０００〔ｍ〕以上の曲線、凹型（谷）ではＲ＝２０００〔ｍ〕以上の曲線を用いる。そして、推奨は、凸型でＲ＝４５００〔ｍ〕以上、凹型でＲ＝３０００〔ｍ〕以上、また、それぞれの適応距離は２４０〔ｍ〕以上、１６０〔ｍ〕以上となっている。そこで、本実施の形態においては、凸型でＲ＝４５００〔ｍ〕を２４０〔ｍ〕、凹型でＲ＝３０００〔ｍ〕を１６０〔ｍ〕の縦断曲線を挿入する。
【０１１７】
続いて、道路情報推測装置２０は、経路に対応する道路の勾配を推測する。なお、特定点としての橋及びトンネルの標高及び勾配、並びに、縦断曲線挿入地点での勾配は特定されているので、それ以外の箇所の勾配の変化を推測する。この場合、道路情報推測装置２０は、特定点から縦断曲線まで、縦断曲線から次の縦断曲線まで、縦断曲線から特定点まで、又は、特定点から次の特定点までの範囲を推測範囲として、推測範囲毎に勾配を推測するようになっている。
【０１１８】
例えば、特定点である橋から凸型（山）に挿入された縦断曲線までの範囲の場合、図１４に示されるように、道路が登っていることが凸型の縦断曲線から判断することができる。なお、図において曲線（ａ）は実際の道路の標高を示す曲線であり、□は特定点としての橋における標高、■は各ノード点の標高を示している。そこで、特定点での勾配を縦断曲線に向かう間に縦断曲線の勾配に合うように変化させる。なお、勾配の変化は、道路の設計速度が８０〔ｋｍ／ｈ〕なので最大勾配は４〔％〕である。そのため、登りの場合は、勾配を４〔％〕まで変化させることができる。この場合、勾配の値が急激に変化することはないので、特定点の直後においては勾配の値を低い値（例えば、２．４２〔％〕）から徐々に上昇させ、次第に勾配の値が４〔％〕になるようにし、続いて、縦断曲線に近くなると勾配の値を徐々に低下させて、最終的に縦断曲線の勾配に近い値（例えば、１．７４〔％〕）になるように変化させる。
【０１１９】
そして、勾配の変化のさせ方は、一般的に、長い登り勾配の区間において、下に緩勾配、上に急勾配を設置するようになっている。これにより、登り勾配における車両の走行速度の低下を緩和することができる。
【０１２０】
このようにして、道路情報推測装置２０は、一つの推測範囲において、道路の勾配を推測した後、他のすべての次の推測範囲において同様の動作を繰り返して、経路に対応する道路のすべての範囲において勾配を推測する。
【０１２１】
続いて、道路情報推測装置２０は、推測された勾配に基づいて、経路に対応する道路の標高を推測する。この場合、各ノード点における標高は、道路上の標高を特定することができる特定点データを用いて、次の式（１２）によって求めることができる。
ノード点の標高＝特定点データ＋勾配×特定点データからの水平方向の距離・・・式（１２）
このようにして、道路情報推測装置２０は、一つの推測範囲において、道路の標高を推測した後、他のすべての次の推測範囲において同様の動作を繰り返して、経路に対応する道路のすべての範囲において標高を推測する。
【０１２２】
続いて、道路情報推測装置２０は、推測された勾配及び標高の数値、すなわち、推測結果を確認する。
【０１２３】
ここで、推測範囲が縦断曲線から特定点、特定点から特定点のような場合、特定点データとしての特定点における標高を特定することができるので、推測した標高と特定点での標高とのつながりが適当であるか否かを判断することができる、すなわち、標高を特定することができるある位置における標高とその他の位置における標高の値を比較して、登り又は下りとなっているかを判断することによって判断する。
【０１２４】
例えば、登り坂であるのに、あるノード点における標高より次のノード点である特定点の標高が低い場合は、推測した勾配の変化が適切でないと判断することができる。また、下り坂であるのに、あるノード点における標高より次のノード点である特定点の標高が高い場合は、推測した勾配の変化が適切でないと判断することができる。さらに、あるノード点における標高と次のノード点である特定点の標高との差が５〔ｍ〕以上ある場合は、推測した勾配の変化が適切でないと判断することができる。
【０１２５】
このような場合は、推測した勾配の変化が適切でない、すなわち、推測結果が不適切であると判断することができるので、道路の勾配及び標高を推測し直すようになっている。そして、道路の勾配を推測する際に使用した勾配の値を変更して、推測した標高と特定点での標高とのつながりが適当になるように、勾配を推測し直すようになっている。例えば、前述されたように、設計速度が８０〔ｋｍ／ｈ〕の高速道路の場合、道路の最大勾配が４〔％〕であるが、道路の勾配を推測する際に、勾配の最大値を４〔％〕ではなく３〔％〕として、勾配を推測し直すことによって、推測された標高が適切になるようにすることができる。
【０１２６】
また、道路設計基準においては、特例として勾配を７〔％〕まで使用することができるので、必要な場合、勾配の最大値として特例で認められる７〔％〕までの値を使用してもよい。しかし、特例の場合には、勾配が５〔％〕の区間の距離は６００〔ｍ〕、勾配が６〔％〕の区間の距離は５００〔ｍ〕、勾配が７〔％〕の区間の距離は４００〔ｍ〕までと制限があるので、勾配の最大値が４〔％〕を超える区間の長さが、前記の数値以上にならないようにする。なお、この前記区間の制限距離は車両（特にトラック等）が登る場合に、高速道路における許容下限速度に低下するまでの距離である（設計速度が８０〔ｋｍ／ｈ〕の道路では、許容下限速度は４０〔ｋｍ／ｈ〕）。つまり、縦断曲線を挿入するとは、道路設計基準で規定される道路の種別などに応じた勾配の長さや勾配などを推測した勾配や標高に適用させ、推測した曲線を補正することである。
【０１２７】
そして、道路の勾配及び標高を推測し直す場合、道路情報推測装置２０は、道路設計基準データに基づいて勾配及び標高の推測を行うが、特定点における特定点データは実際の道路の構造を示しているので、特定点データを優先して、特定点周辺の道路の勾配及び標高を変化させるようになっている。すなわち、この場合、特定点データを道路設計基準に基づいて補正するのではなく特定点の周辺の道路の勾配及び標高の値を他の標高を特定することができる箇所との関係を道路設計基準を満たすように変化させる。
【０１２８】
このようにして、推測結果を確認して、図１５に示されるような第１の補正標高データである擬似標高データの変化と、特定点データと道路設計基準データに基づいて推測した勾配データである道路勾配推測データを得ることができる。なお、図１５において、●で示される点（ａ）は各ノード点における実際の道路の勾配を示す点であり、■で示される点（ｂ）は各ノード点における実際の道路勾配推測データを示す点である。また、同様に、図１６に示されるように勾配データと特定点データとから第２の補正標高データである道路標高推測データを得ることができる。なお、図１６において、曲線（ａ）は各ノード点における実際の道路の標高を示す点であり、■で示される点（ｂ）は第２の補正標高データである各ノード点における道路標高推測データを示す点であり、□は特定点としての橋及びトンネルにおける標高を示す点である。
【０１２９】
そして、前記道路勾配推測データ及び道路標高推測データは、記憶手段に格納されるようになっている。このようにノード点標高データと特定点データで補正することで第１の補正標高データを推測し、推測した第１の補正標高データの変化と、特定点データ及び道路設計基準データに基づいて勾配データを推測し、推測した勾配データと特定点データに基づいて、第２の補正標高データである道路標高推測データを得ることで道路の標高を推測する。また、本実施の形態においては、設計速度が８０〔ｋｍ／ｈ〕の高速道路を例にして勾配及び標高の推測について説明したが、道路の種別や設計速度によって設計基準が異なるので、他の道路の場合、それぞれの種別や設計速度に合わせた道路設計基準データを使用して、勾配及び標高の推測を行う。
【０１３０】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ２−３−４−１　道路種別を特定する。
ステップＳ２−３−４−２　縦断曲線を挿入する。
ステップＳ２−３−４−３　道路の勾配を推測する。
ステップＳ２−３−４−４　道路の標高を推測する。
ステップＳ２−３−４−５　推測結果を確認し、処理を終了する。
【０１３１】
このように、本実施の形態において、道路情報推測装置２０は、地図データに基づくナビゲーション基本処理によって設定された経路に対応する道路上の各ノード点の標高を、メッシュ標高データに基づいて算出し、算出した標高を地図上の位置に対する特定点の標高に置き換えることで補正して組み込み、山及び谷の位置を特定し、道路設計基準データである縦断曲線データ及び縦断勾配データに基づいて補正、すなわち、道路設計基準データで規定される勾配や勾配の長さに適合するように変化させて置き換えて道路の勾配を推測し、続いて、道路の標高を推測する。そして、実際の道路の標高を特定することができる位置での標高と勾配の変化の関係が実際の道路と同じ傾向であるかによって、推測結果を確認し、該推測結果が不適切である場合には、道路の勾配及び標高を推測し直すようになっている。
【０１３２】
そのため、道路上の各ノード点の勾配を高い精度で推測することができ、各ノード点における信頼性の高い勾配データを道路勾配推測データとして得ることができる。
【０１３３】
また、道路情報推測装置２０は、経路における道路上の各ノード点の標高を前記道路勾配推測データに基づいて算出することによって、高い精度で道路の標高を示す道路標高推測データ曲線を得ることができる。
【０１３４】
さらに、各ノード点における前記道路勾配推測データ及び道路標高推測データをナビ制御装置２１の地図データベース２１ａに記録することもできる。この場合、道路情報推測装置２０が道路勾配・標高推測処理を実行した経路に関しては、前記道路標高推測データ及び道路標高勾配データが記録され蓄積されていくので、道路勾配・標高推測処理を繰り返して実行する必要がない。
【０１３５】
これにより、ナビ制御装置２１が出力する経路情報に、道路の勾配や標高を含めることができるので、各種の用途に利用することができる。
【０１３６】
例えば、前記道路情報推測装置２０は、表示処理において、道路の標高の変化を表す線を表示装置２７の画面に表示したり、経路を鳥瞰図的に表示装置２７の画面に表示する場合に、道路に起伏を付けて表示したりすることができる。これにより、道路走行中の車両を運転する運転者は、登坂や降坂に差し掛かったり視野に入ったりする前に、あらかじめ坂道の存在や勾配等を知ることができるので、運転中の不安を解消することができる。
【０１３７】
また、前記道路情報推測装置２０は、車両制御処理において、推測された道路の勾配や標高に適するエンジン出力としたり、変速比としたりするように、エンジン制御装置、駆動力制御装置等の車両制御装置を動作させるための制御信号を車両制御装置インターフェイス２６から出力させる。さらに、道路の勾配や標高の変化を予測した制御動作を行わせることもできる。また、車両がＥＶやＨＥＶである場合には、バッテリエネルギーを効率的に使用するように、車両制御装置を動作させるための制御信号を車両制御装置インターフェイス２６から出力させることもできる。
【０１３８】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、前記第１の実施の形態と同じ構成を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略する。
【０１３９】
図１８は本発明の第２の実施の形態における道路標高の近似曲線を示す図、図１９は本発明の第２の実施の形態における道路勾配の近似曲線を示す図である。
【０１４０】
前記第１の実施の形態において、道路情報推測装置２０は、隣り合う二つの特定点間の範囲における各ノード点の標高を結ぶ曲線をフィルタ処理し、該曲線の変化を滑らかにして、道路の標高を推定するのに対し、本実施の形態において、道路情報推測装置２０は、少なくとも一つの特定点を含む範囲における各ノード点の標高を結ぶ曲線の変化をを滑らかにして、道路の標高を推定する。すなわち、本実施の形態において、特定点設定部１２は、少なくとも一つの特定点を設定する。ここでは、所定範囲において、少なくとも一つの特定点を設定し、道路の標高を推測する範囲として設定する。道路標高推測部１３は、少なくとも一つの特定点を含む範囲の道路上の各ノード点の標高データを取得し、該標高データを、前記特定点の特定点データによって補正して、道路標高推測データを作成する。なお、道路の標高を推定する処理は、前記第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【０１４１】
これにより、図１８における曲線（ｄ）で示されるような近似曲線を得ることができる。なお、図１８において、曲線（ａ）は実際の道路の標高を示す曲線であり、曲線（ｂ）は疑似標高データ（▲は各ノード点の疑似標高データを示している。）であり、（ｃ）は特定点としての橋の存在する区間を示している。そして、図１８に示されるように、橋の上のように道路上における各ノード点と周囲に存在するメッシュ標高データにおけるメッシュの節点との標高に大きな差がある場合、前記経路の標高算出処理によって算出された各ノード点の標高には、かなりの誤差が含まれることが分かる。なお、前記特定点は、道路上の標高を特定することができる特定点であればいかなるものであってもよく、例えば、トンネルであってもよい。
【０１４２】
また、道路情報推測装置２０は、少なくとも一つの特定点を含む範囲において前記近似曲線の勾配に基づいて、道路の勾配を推定する。なお、道路の勾配を推定する処理は、前記第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。これにより、図１９における曲線（ｂ）で示されるような近似曲線を形成する近似勾配データを得ることができる。なお、図１９において、曲線（ａ）は実際の道路の勾配を示す曲線である。
【０１４３】
このように、本実施の形態において、道路情報推測装置２０は、少なくとも一つの特定点を含む範囲における道路の標高及び勾配を推定する、すなわち、一つの特定点の前後の範囲をにおける道路の標高及び勾配を推定するようになっている。そのため、通常、特定点として取り扱うことのできる橋やトンネルのような構造物がわずかしか存在しない地域、すなわち、特定点の間隔が広い地域であっても、特定点データに基づいて道路の標高及び勾配を高い精度で推定することができる。
【０１４４】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【０１４５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、道路情報推測装置においては、道路設計基準データを読み込む道路設計基準読込部と、地図データ、標高データ及び道路設計基準データに基づいて、道路の標高を推測する道路標高推測部とを有する。
【０１４６】
この場合、高い精度で道路の標高を推測することができる。
【０１４７】
他の道路情報推測装置においては、道路設計基準データを読み込む道路設計基準読込部と、地図データ、標高データ及び道路設計基準データに基づいて、道路の勾配を推測する道路勾配推測部とを有する。
【０１４８】
この場合、高い精度で道路の勾配を推測することができる。
【０１４９】
更に他の道路情報推測装置においては、地図データに含まれる道路上のノード点における地図上の位置情報と、メッシュ標高データとに基づいて各ノード点の地図上の位置における標高データを算出し、ノード点の標高データとするノード点標高算出処理部と、道路上の実際の標高を特定点データとして備える特定点を設定する特定点設定部と、道路設計基準データを読み込む道路設計基準読込部と、前記標高データを特定点によって補正することで第１の補正標高データを推測し、推測した第１の補正標高データの変化、前記特定点データ及び道路設計基準データに基づいて勾配データを推測する道路勾配推測部とを有する。
【０１５０】
この場合、道路上の各ノード点の勾配及び標高を高い精度で推測することができ、各ノード点における信頼性の高い道路勾配推測データ及び道路標高推測データを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における道路情報推測装置の構成を機能の観点から示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における道路情報推測装置の詳細な構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における道路情報推測装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施の形態における道路勾配・標高推測処理の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるメッシュの節点とノード点との位置関係をを示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における二つの節点からノード点の標高を求める方法を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態における四つの節点からノード点の標高を求める方法を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態におけるノード点標高算出処理の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第１の実施の形態におけるノード点の標高を結ぶ曲線を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態における疑似標高データの曲線を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態における勾配・標高推測処理の動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第１の実施の形態における近似曲線を示す図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態における山谷検出処理の動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第１の実施の形態における縦断曲線を示す図である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態における勾配データである道路勾配推測データを示す図である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態における第２の補正標高データである道路標高推測データを示す図である。
【図１７】本発明の第１の実施の形態における道路設計基準組込処理の動作を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第２の実施の形態における道路標高の近似曲線を示す図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態における道路勾配の近似曲線を示す図である。
【符号の説明】
１３　　道路勾配推測部
１４　　道路標高推測部
１５　　ノード点標高算出処理部
１６　　道路設計基準読込部
２０　　道路情報推測装置

Claims (12)

1. （ａ）道路設計基準データを読み込む道路設計基準読込部と、
   （ｂ）地図データ、標高データ及び道路設計基準データに基づいて、道路の標高を推測する道路標高推測部とを有することを特徴とする道路情報推測装置。
2. （ａ）道路設計基準データを読み込む道路設計基準読込部と、
   （ｂ）地図データ、標高データ及び道路設計基準データに基づいて、道路の勾配を推測する道路勾配推測部とを有することを特徴とする道路情報推測装置。
3. 前記道路標高推測部は、地図データ、標高データ、道路設計基準データ、及び、道路上の標高を明確に特定することができる特定点データに基づいて、道路の勾配を推測し、道路の標高を推測する請求項１に記載の道路情報推測装置。
4. 前記標高データは、メッシュ標高データである請求項１〜３のいずれか１項に記載の道路情報推測装置。
5. 前記道路設計基準データは、縦断曲線データ及び縦断勾配データを含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の道路情報推測装置。
6. （ａ）地図データに含まれる道路上のノード点における地図上の位置情報と、メッシュ標高データとに基づいて各ノード点の地図上の位置における標高データを算出し、ノード点の標高データとするノード点標高算出処理部と、
   （ｂ）道路上の実際の標高を特定点データとして備える特定点を設定する特定点設定部と、
   （ｃ）道路設計基準データを読み込む道路設計基準読込部と、
   （ｄ）前記標高データを特定点によって補正することで第１の補正標高データを推測し、推測した第１の補正標高データの変化、前記特定点データ及び道路設計基準データに基づいて勾配データを推測する道路勾配推測部とを有することを特徴とする道路情報推測装置。
7. 推測した勾配データと前記特定点データとに基づいて、第２の補正標高データを推測する道路標高推測部を有する請求項６に記載の道路情報推測装置。
8. 前記道路標高推測部は、推測された第１の補正標高データの変化に基づいて山又は谷の位置を検出し、該山又は谷の位置に道路設計基準データに基づく曲線を挿入し、該曲線の勾配を特定点データ及び道路設計基準データに基づいて補正する請求項７に記載の道路情報推測装置。
9. （ａ）道路設計基準データを読み込み、
   （ｂ）地図データ、標高データ及び道路設計基準データに基づいて、道路の標高を推測することを特徴とする道路情報推測方法。
10. （ａ）道路設計基準データを読み込み、
    （ｂ）地図データ、標高データ及び道路設計基準データに基づいて、道路の勾配を推測することを特徴とする道路情報推測方法。
11. （ａ）コンピュータを、
    （ｂ）道路設計基準データを読み込む道路設計基準読込部と、
    （ｃ）地図データ、標高データ及び道路設計基準データに基づいて、道路の標高を推測する道路標高推測部として機能させることを特徴とする道路情報推測プログラム。
12. （ａ）コンピュータを、
    （ｂ）道路設計基準データを読み込む道路設計基準読込部と、
    （ｃ）地図データ、標高データ及び道路設計基準データに基づいて、道路の勾配を推測する道路勾配推測部として機能させることを特徴とする道路情報推測プログラム。

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