JP2005114552A - ナビゲーション装置の経路探索方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 有料道路の料金を考慮した推奨経路を探索する技術を提供する。
【解決手段】
ナビゲーション装置は、地図上の道路を構成する各リンクのリンクデータを含む地図データと、有料道路料金データとを記憶する記憶装置を有している。そして、出発地、目的地を設定し、許容範囲を設定し、出発地及び目的地間の複数の経路を探索し、探索した複数の経路の中から、許容範囲内にある経路を選択し、有料道路料金データを用いて、有料道路の料金が最も安い経路を選択する。複数経路の探索は、既に探索した経路を構成するリンクのコストを当該経路を探索したときのコストより高く設定しコストが最少の経路を探索する処理を、複数回繰り返すようにする。
【選択図】図８

Description

本発明は、ナビゲーション装置に関し、特に車載用ナビゲーション装置の推奨経路探索処理の技術に関する。

特許文献１には、出発地から目的地までの推奨経路、特に、旅行時間が最短、距離が最短、料金が最小等となる経路を探索するナビゲーション装置が記載されている。そして、探索した経路をユーザに提示し、ユーザが最適と思う経路を選択させることを可能とした技術が記載されている。

特開２００３−２１４８７９号公報

しかし、旅行時間、旅行距離、料金などのいずれかが最小である経路だからといって、ユーザにとってそれが最良の経路であるとは限らない。例えば、ユーザによっては、多少時間がかかっても、料金が安い経路の探索を望む場合がある。

特許文献１の技術は、旅行時間、旅行距離、料金などのいずれかが最小である経路を探索するので、かかるユーザのニーズに答えられない。特許文献１の技術は、ユーザの許容範囲の存在を考慮していない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、有料道路の料金を考慮しつつ、出発地・目的地間の推奨経路を探索する技術を提供することにある。

上記課題を解決すべく、本発明のナビゲーション装置の経路探索方法は、探索した複数の経路の中から、料金の安い経路を選択する。また、探索した複数の経路の中から、許容範囲内の経路を選択し、選択した経路の中から料金が安い経路の探索を選択する。

本発明のナビゲーション装置の経路探索方法は、例えば、以下のように構成される。前記ナビゲーション装置は、地図上の道路を構成する各リンクのリンクデータと、前記地図上の道路の有料道路料金データとを記憶する記憶装置を有している。そして、前記ナビゲーション装置は、前記出発地及び目的地を設定するステップと、前記リンクデータを用いて、前記出発地及び目的地間の複数の経路を探索する複数経路探索ステップと、前記有料道路料金データを用いて、前記複数経路探索ステップで探索した複数の経路の中から、有料道路の料金が最も安い経路を選択する最安経路選択ステップと行う。

また、本発明のナビゲーション装置の経路探索方法は、例えば、以下のように構成される。前記ナビゲーション装置は、地図上の道路を構成する各リンクのリンクデータと、前記地図上の道路の有料道路料金データとを記憶する記憶装置を有している。そして、前記ナビゲーション装置は、出発地、目的地を設定するステップと、探索条件の許容範囲を設定するステップと、前記リンクデータを用いて、前記出発地及び目的地間の複数の経路を探索する複数経路探索ステップと、前記複数経路探索ステップで探索した複数の経路の中から、前記許容範囲内にある経路を選択する許容範囲内経路選択ステップと、前記有料道路料金データを用いて、前記許容範囲内経路選択ステップで選択した複数の経路の中から、有料道路の料金が最も安い経路を選択する最安経路選択ステップと行う。

前記複数経路探索ステップは、既に探索した経路を構成するリンクのコストを当該経路を探索したときのコストより高く設定し前記出発地及び目的地間のコストが最少の経路を探索する処理を、複数回繰り返し、前記出発地及び目的地間の複数の経路を探索するようにしてもよい。

本発明によれば、有料道路の料金を考慮しつつ推奨経路を探索する技術を提供することができる。

以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態にかかる車載用ナビゲーション装置１０００の概略構成図である。図示するように、本実施形態の車載用ナビゲーション装置１０００は、演算処理部１と、ディスプレイ２と、地図データ記憶装置３と、音声入出力装置４と、入力装置５と、車輪速センサ６と、地磁気センサ７と、ジャイロセンサ８と、ＧＰＳ(Global Positioning System)受信装置９と、車内ＬＡＮ装置１１とを有する。

演算処理部１は、様々な処理を行う中心的ユニットである。例えば各種センサ６〜８やＧＰＳ受信装置９から出力される情報を基にして現在地を検出し、得られた現在地情報に基づいて、表示に必要な地図データを地図データ記憶装置３から読み出す。また、読み出した地図データをグラフィックス展開し、そこに現在地を示すマークを重ねてディスプレイ２へ表示する。また、地図データ記憶装置３に記憶されている地図データを用いて、ユーザから指示された目的地と現在地（出発地）とを結ぶ最適な経路（推奨経路）を探索し、音声入出力装置４やディスプレイ２を用いてユーザを誘導する。

ディスプレイ２は、演算処理部１で生成されたグラフィックス情報を表示するユニットで、ＣＲＴや液晶ディスプレイなどで構成される。また、演算処理部１とディスプレイ２との間の信号Ｓ１は、ＲＧＢ信号やＮＴＳＣ（National Television System Committee）信号で接続するのが一般的である。

地図データ記憶装置３は、ＣＤ-ＲＯＭやＤＶＤ-ＲＯＭやＨＤＤやＩＣカードといった記憶媒体で構成されている。この記憶媒体には、地図データが記憶されている。

図２は、地図データ記憶装置３に記憶されている地図データの構成例を示す図である。図示するように、メッシュ領域毎に地図データ３１０が記憶されている。地図データ３１０は、メッシュ領域の識別コード（メッシュＩＤ）３１１、および、そのメッシュ領域に含まれる道路を構成する各リンクのリンクデータ３１２を有する。リンクデータ３１２は、リンクの識別コード（リンクＩＤ）３１２１、リンクを構成する２つのノード（開始ノード、終了ノード）の識別コード（ノードＩＤ）及び座標情報３１２２、リンクを含む道路の種別情報３１２３、リンクの長さを示すリンク長情報３１２４、旅行時間情報３１２５、２つのノードにそれぞれ接続するリンクのリンクＩＤ（接続リンクＩＤ）３１２６などを有する。なお、ここでは、リンクを構成する２つのノードについて開始ノードと終了ノードとを区別することで、同じ道路の上り方向と下り方向とを、それぞれ別のリンクとして管理するようにしている。また、地図データ３１０には、対応するメッシュ領域に含まれている道路以外の地図構成物（インターチェンジ、建物、施設など）の情報（名称、住所、種別、座標情報など）も含まれている。

地図データ記憶装置３には、さらに、有料道路の料金を算出するために用いられる情報が記憶されている。この情報は、料金所ノードデータ３２０と、経由地ノードデータ３３０と、料金データ３４０とを含む。

料金所ノードデータ３２０は、図３に示すように、料金所が置かれているノードの識別コード（料金所ノードID）３２１ごとに、そのノードに対応する地図データ３１０上のノードID３２２と、有料道路の入口（IN）か出口（OUT）かの識別情報３２３とを含む。すなわち、料金所ノードデータ３２０を参照すれば、料金所ノードと地図データ３１０上のノードとの対応関係が分かるようになっている。また、その料金所ノードがIN側料金所ノードかOUT側料金所ノードかも分かるようになっている。

経由地ノードデータ３３０は、図４に示すように、有料道路上の経由地ノード
の識別コード（経由地ノードID）３３１と、そのノードに対応する地図データ３３２上のノードIDとを含む。すなわち、経由地データ３３０を参照すると、有料道路上の経由地ノードが、地図データ上のどのノードに相当するのかが分かるようになっている。

料金データ３４０は、有料道路の料金に関する情報を含んでいる。図５に示すように、IN側料金所ノードID（ＩＮ／ＯＵＴ識別情報３２３がＩＮ）３４１とOUT側料金所ノードID（ＩＮ／ＯＵＴ識別情報３２３がＯＵＴ）３４２との組み合わせごとに、料金所情報３４３、３４５を含んでいる。

ところで、有料道路の料金は、単純に走行距離に比例するとは限らない。また、有料道路の入口（IN）と出口（OUT）が同じでも、通行経路によって料金が異なる場合もある。したがって、有料道路の料金は、走行経路ごとに定められているのが一般的である。走行経路は、有料道路の入口・出口と、有料道路上のいずれの経由地を経由してきたかで特定される。そこで、本実施形態では、経由地から経路を特定し、料金を算出することとしている。

すなわち、料金データ３４０には、図５に示すように、経由地３４３ごとの料金３４５が含まれている。また、１つの経由地が特定されれば、１つの経路が特定されるとは限らない。複数の経由地によって１つの経路が特定される場合もある。そこで、かかる場合は、複数の経由地の経由地ノードID３４３により経路を特定し料金を求めるようになっている。

図１に戻って説明を続ける。音声入出力装置４は、演算処理部１で生成したユーザへのメッセージを音声信号に変換し出力すると共に、ユーザが発した声を認識し演算処理部１にその内容を転送する処理を行う。

入力装置５は、ユーザからの指示を受け付けるユニットで、スクロールキー、縮尺変更キーなどのハードスイッチ、ジョイスティック、ディスプレイ上に貼られたタッチパネルなどで構成される。

センサ６〜８およびＧＰＳ受信装置９は、車載用ナビゲーション装置で現在地（自車位置）を検出するために使用するものである。車輪速センサ６は、車輪の円周と計測される車輪の回転数の積から距離を測定し、さらに対となる車輪の回転数の差から移動体が曲がった角度を計測する。地磁気センサ７は、地球が保持している磁場を検知し、移動体が向いている方角を検出する。ジャイロ８は、光ファイバジャイロや振動ジャイロ等で構成され、移動体が回転した角度を検出するものである。ＧＰＳ受信装置９は、ＧＰＳ衛星からの信号を受信し移動体とＧＰＳ衛星間の距離と距離の変化率を３個以上の衛星に対して測定することで移動体の現在地、進行速度および進行方位を測定する。

車内ＬＡＮ装置１１は、本実施形態の車載用ナビゲーション装置が搭載された車両の様々な情報、例えばドアの開閉情報、ライトの点灯状態情報、エンジンの状況や故障診断結果などを受ける。

図６は、演算処理部１のハードウェア構成例を示す図である。

図示するように、演算処理部１は、各デバイス間をバス３２で接続した構成としてある。演算処理部１は、数値演算及び各デバイスを制御するといった様々な処理を実行するＣＰＵ(Central Processing Unit)２１と、地図データ記憶装置３から読み出した地図データ、演算データなどを格納するＲＡＭ(Random Access Memory)２２と、プログラムやデータを格納するＲＯＭ(Read Only Memory)２３と、メモリ間およびメモリと各デバイスとの間のデータ転送を実行するＤＭＡ（Direct Memory Access）２４と、グラフィックス描画を実行し且つ表示制御を行う描画コントローラ２５と、グラフィックスイメージデータを蓄えるＶＲＡＭ(Video Random Access Memory)２６と、イメージデータをＲＧＢ信号に変換するカラーパレット２７と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ/Ｄ変換器２８と、シリアル信号をバスに同期したパラレル信号に変換するＳＣＩ(Serial Communication Interface)２９と、パラレル信号をバスに同期させてバス上にのせるＰＩＯ(Parallel Input/Output)３０と、パルス信号を積分するカウンタ３１と、を有する。

図７は、演算処理部１の機能構成を示す図である。

図示するように、演算処理部１は、ユーザ操作解析部４１と、経路探索部４２と、経路データ記憶部４３と、経路誘導部４４と、地図表示処理部４５と、現在位置演算部４６と、マップマッチ処理部４７と、データ読込部４８と、軌跡記憶部４９と、メニュー表示処理部５０と、グラフィックス処理部５１とを有する。

現在位置演算部４６は、車輪速センサ６で計測される距離パルスデータＳ５およびジャイロ８で計測される角加速度データＳ７を各々積分した結果得られる距離データおよび角度データを用い、そのデータを時間軸で積分していくことにより、初期位置（Ｘ，Ｙ）から自車走行後の位置である現在地（Ｘ′，Ｙ′）を定期的に演算し、マップマッチ処理部４７に出力する処理を行う。ここで、自車の回転した角度と進む方位との関係を一致させるため、地磁気センサ７から得られる方位データＳ６と、ジャイロ８から得られる角加速度データＳ７を積分した角度データとを参照して、自車が進行している方向の絶対方位を推定する。なお、車輪速センサ６のデータおよびジャイロ８のデータを各々積分してゆくと、誤差が蓄積するため、ある時間周期でＧＰＳ受信装置９から得られた位置データＳ８をもとに蓄積した誤差をキャンセルするという処理を施して、現在地の情報をマップマッチ処理部４７に出力する。

マップマッチ処理部４７は、データ読込部４８によって読み込まれた現在地周辺の地図データと、後述する軌跡記憶部４９に記憶されている走行軌跡とを互いに照らし合わせ、形状の相関が最も高い道路（リンク）上に、現在位置演算部４６より定期的に出力される現在地を合わせ込むというマップマッチ処理を行う。現在位置演算部４６で得られる現在地の情報にはセンサ誤差が含まれているため、さらに位置精度を高めることを目的に、マップマッチ処理を行う。これにより、現在地は、多くの場合、走行道路と一致するようになる。

軌跡記憶部４９は、マップマッチ処理部４７でマップマッチ処理が施された現在地の情報を、軌跡データとして自車が所定距離走行する度に記憶する。なお、この軌跡データは、これまで走行してきた道路につき、対応する地図上の道路に軌跡マークを描画するために用いられる。

ユーザ操作解析部４１は、入力装置５に入力されたユーザからの要求を受け、その要求内容を解析して、その要求内容に対応する処理が実行されるように演算処理部１の各部を制御する。例えば、ユーザが推奨経路の探索を要求したときは、目的地を設定するため、地図をディスプレイ２に表示する処理を地図表示部４５に要求し、さらに、現在地（出発地）から目的地までの経路を演算する処理を経路探索部４２に要求する。

経路探索部４２は、ダイクストラ法等を用いて、地図データを用いて、指定された２地点（現在地、目的地）間を結ぶ経路を探索する。その結果得られた推奨経路を経路データ記憶部４３に蓄える。本実施形態では、２地点間を結ぶ経路のコスト計算のために、地図データ記憶装置３に記憶されているリンク長情報３１２４若しくは旅行時間情報３１２５を用いるようにしている。

経路誘導部４４は、経路データ記憶部４３に蓄えられた推奨経路の情報と、マップマッチ処理部４７から出力された現在地の情報とを比較し、交差点等を通過する前に直進すべきか、右左折すべきかを音声出入力装置４を用いて音声でユーザに知らせる。また、経路誘導部４４は、ディスプレイ２に表示された地図上に進行すべき方向を表示して、ユーザに推奨経路を通知する。

データ読込部４８は、ディスプレイ２への表示が要求される領域や、経路探索のために要求される領域（出発地および目的地を含む領域）にある地図データを、地図データ記憶装置３から読み込み準備するように動作する。

地図表示処理部４５は、ディスプレイ２への表示が要求される領域にある地図データを地図データ記憶装置３から受け取り、グラフィック処理部５１が、指定された縮尺、描画方式で、道路、その他の地図構成物や、現在地、目的地、誘導経路のための矢印といったマークを描画するように地図描画コマンドを生成する。また、ユーザ操作解析部４１から出力される命令を受けて、ディスプレイ２への表示が要求されるデータを地図データ記憶装置３から受け取り、ディスプレイ２に表示中の地図上に、各道路の交通情報を重ねて表示するように地図描画コマンドを生成する。

メニュー表示処理部５０は、ユーザ操作解析部４１から出力される命令を受け、グラフィック処理部５１が、様々な種類のメニューやグラフなどを描画するようにメニュー描画コマンドを生成する。

グラフィックス処理部５１は、地図表示処理部４５およびメニュー表示処理部５０で生成されたコマンドを受け、ディスプレイ２に表示する画像データをＶＲＡＭ２６にイメージ展開する。

［動作の説明］次に、車載用ナビゲーション装置１０００の動作について説明する。図８は、本実施形態の車載用ナビゲーション装置１０００について経路の探索処理を中心に動作の概略を示すフロー図である。

このフローは、ユーザ操作解析部４１が、音声入出力装置４あるいは入力装置５を介してユーザより推奨経路の探索要求を受け付けることで開始する。そして、探索条件の設定（Ｓ１００）、出発地・目的地の設定（Ｓ２００）、複数の経路の探索（Ｓ３００）、各経路の所要時間の算出（Ｓ４００）、許容範囲にある経路の選択（Ｓ６００）、各経路の料金の算出（Ｓ７００）、料金が最も安い経路の選択（Ｓ８００）、ディスプレイ２への表示（Ｓ９００）の処理を行う。以下、それぞれの処理について説明する。

探索条件設定処理（Ｓ１００）では、経路探索において、どのような条件で経路を探索するかを設定する。この処理は、ユーザから探索条件設定要求を受け付けることで開始する。すなわち、メニュー表示処理部５０は、ディスプレイ２に、図９に示すように、探索条件設定ボタン２１１、目的地設定ボタン２１２を表示する。ユーザにより入力装置５を介して探索条件設定ボタン２１１の選択されると、ユーザ操作解析部４１は、メニュー表示処理部５０に、次の画面２２０を表示し探索条件設定処理を開始するように指示する。

探索条件設定画面２２０には、有料道路を含めて経路探索するモードに設定するボタン２２１、有料道路を除外して経路探索をするモードに設定するボタン２２２が表示される。ユーザにより入力装置５を介して、いずれかのモードが選択されると、選択内容がユーザ操作解析部４１を介して経路探索部４２に送られる。経路探索部４２は、選択されたモードの内容で、経路探索を行うことになる。ここでは、有料道路を含めて経路探索するモードが設定された場合について説明する。

有料道路を含めて経路探索するモードが設定された場合、メニュー表示処理部５０は、デイスプレイ２に、さらに詳しく探索条件を設定する画面２３０を表示する。画面２３０には、旅行時間が最短の経路を探索するモードに設定するボタン２３１、所定時間範囲内で最も安い経路を探索するモードに設定するボタン２３２、距離が最短の経路を探索するモードに設定するボタン２３３、所定距離範囲内で最も安い経路を探索するモードに設定するボタン２３４が表示される。

ユーザにより、所定時間内で最も安い経路を探索するモードが選択された場合、メニュー表示処理部５０は、ディスプレイ２に、許容時間範囲を設定する画面２４０を表示する。画面２４０には、旅行時間が最短の経路の旅行時間を基準に、旅行時間の許容範囲を設定するボタンが表示されている。ボタン２４５は、許容範囲を広げるボタンで、このボタンが選択されると、許容範囲２４２の数値が増加する。一方、ボタン２４６は、許容範囲を狭めるボタンで、このボタンが選択されると、許容範囲２４２の数値が減少する。

画面２４０の表示中においてＯＫボタン２４８が選択されると、経路探索部４２は、指定された許容範囲を旅行時間の許容範囲として設定する。

なお、本実施形態では、許容範囲をｘ％以内という具合に定めることとしている。こ許容範囲をｘ％以内と設定されると、旅行時間が、
（旅行時間が最短の経路の旅行時間）×（１＋（ｘ／１００））以内にある経路が探索されることをになる。

また、探索経路条件設定処理（Ｓ１００）は、予め設定されている場合省略することもできる。

次に、出発地・目的地設定処理（Ｓ２００）について説明する。ここでは、ユーザ操作解析部４１が、出発地・目的地を経路探索部４２に設定する。具体的には、推奨経路の探索要求を受け付けた時にマップマッチ処理部４７より出力された現在地を出発地に設定する。また、目的地の設定は、ユーザの指示に基づき行われる。例えばユーザ操作解析部４１が、メニュー表示処理部５０およびグラフィックス処理部５１を介してディスプレイ２に、データ読込部４８を介して地図データ記憶装置３から読み込んだ地図データに登録されている地図構成物の情報を表示させ、音声入出力装置４あるいは入力装置５を介してユーザより、この表示中の地図構成物の情報の中から目的地を選択させる。あるいは、ユーザによって予めＲＡＭ２２などの記憶装置に登録されている地点（登録地）の情報を表示させ、音声入出力装置４あるいは入力装置５を介してユーザより、この表示中の登録地の情報の中から目的地を選択させる。さらには、ユーザ操作解析部４１が、地図表示処理部４５およびグラフィックス処理部５１を介してディスプレイ２に、データ読込部４８を介して地図データ記憶装置３から読み込んだ地図データより特定される地図を表示させ、音声入出力装置４あるいは入力装置５を介してユーザより、地図上にて地点の指定を受け付けることで、目的地を選択させる。

かかる目的地設定処理では、例えば、図１０に示すように、ディスプレイ２の画面が遷移する。まず、メニュー表示処理部５０は、ディスプレイ２に、目的地指定方法の選択画面２５０を表示する。画面２５０には、住所２５１、施設２５２、インターチェンジ２５３、地図２５４、登録地２５５、５０音２５６等の目的地指定方法を特定させるボタンが表示される。ユーザによりインターチェンジ２５３が選択された場合、すなわち、インターチェンジを指定して目的地を設定するように選択された場合、メニュー表示処理部５０は、ディスプレイ２に高速道路の選択画面２６０を表示する。画面には、高速道路のリスト２６２が表示される。ユーザにより特定の高速道路が選択された場合、メニュー表示処理部５０は、ディスプレイ２にインターチェンジ選択画面２７２を表示する。画面には、インターチェンジリスト２７２が表示される。ユーザにより、特定のインターチェンジが選択されると、メニュー表示処理部５０は、ディスプレイ２にそのインターチェンジ周辺の地図２８２を表示する。経路探索部４２は、そのインターチェンジを目的地として設定する。このように画面を遷移させることで、ユーザに容易に目的地を設定させることができる。

次に、複数経路の探索処理（Ｓ３００）について説明する。図１１は、出発地・目的地間の複数の経路を探索するの処理の流れを示すフロー図である。

なお、ここでは、５つの経路を探索する場合について説明する。ただし、いくつの経路を探索するかは、予め設定してもよいし、ユーザの要求等に応じて選択できるようにすることもできる。

また、本フローでは、複数の異なる経路を探索するために、既に探索した経路が再度探索されにくくしている。具体的には、探索した経路を経路データ記憶部４３の経路登録テーブル４３２に登録するようにし、新たに探索した経路が、既に経路登録テーブル４３２にないか判定するようにしている。また、探索した経路を構成するリンクのリンクＩＤを、経路構成リンク登録テーブル４３４に登録するようにし、それらのリンクのコストを高く設定することで、同じ経路が再度探索されにくくしている。以下に、より具体的に説明する。

まず、経路探索部４２は、経路数カウンタおよび同一経路カウンタを０にし、初期化する。また、経路数カウンタおよび同一経路カウンタの上限値を、それぞれ５および４に設定する（Ｓ３０２）。なお、経路数カウンタは、後述するＳ３０８の処理において、探索した経路数を調べるために利用される。また、同一経路カウンタは、後述するＳ３１０の処理において、経路探索を繰り返しても同一経路が探索されてしまう場合に、経路探索を終了するタイミングを決定するために利用される。

次に、経路探索部４２は、ダイクストラ法等を用いて出発地・目的地間のコストが最少の経路を求める（Ｓ３０６）。具体的には、経路探索部４２は、地図データ３１０に含まれるリンクデータ３１２の旅行時間３１２５を参照し、旅行時間をコストとして、出発地から目的地までの総コストが最少の経路を探索する。そして、経路探索部４２は、経路数カウンタに１を加えて次の処理（Ｓ３０７）に移行する。

なお、既に経路探索を行っている場合（Ｓ３０６の処理を行う前に経路数カウンタが２以上の場合）、経路探索部４２は、以下のようにして経路探索をする。すなわち、経路探索部４２は、リンクのコストとして、経路構成リンク登録テーブル４３４に含まれるリンクについては、このテーブルのコスト４３４４を用いる。一方、経路構成リンク登録テーブル４３４に含まれないリンクについては、通常どおり、リンクデータ４１２に含まれる旅行時間３１２５を用いる。

次に、経路探索部４２は、経路数カウンタの値が５（上限値）である否か調べる（Ｓ３０８）。５である場合（Ｓ３０８でＹｅｓ）は、探索処理を終了する。５未満の場合（Ｓ３０８でＮｏ）、経路探索部４２は、同一経路カウンタの値が４（上限値）か否か調べる（Ｓ３１０）。同一経路カウンタが４の場合（Ｓ３１０でＹｅｓ）、探索処理を終了する。

一方、同一経路カウンタが４以下の場合（Ｓ３１０でＮｏ）、経路探索部４２は、今回探索した経路と同じ経路が既に経路登録テーブル４３２に登録されているか否か調べる。登録されている場合（Ｓ３１２でＹｅｓ）、同一経路カウンタに１を加え（Ｓ３１４）、次の処理（Ｓ３１６）に移行する。

一方、登録されていない場合（Ｓ３１２でＮｏ）、経路探索部４２は、今回探索した経路を、経路データ記憶部４３の経路登録テーブル４３２に登録する（Ｓ３１３）。具体的には、図１２に示すように、経路４３２１ごとに経路４３２１を構成するリンクのリンクＩＤ４３２２と、リンク旅行時間４３２３と、経路上のノードのノードＩＤ４３２４とを経路の最初（開始リンク、開始ノード）から順に並べて経路データ記憶部４３の経路登録テーブル４３２に登録する。旅行時間４３２３は、リンクデータ３１２に含まれている旅行時間３１２５である。

さらに、経路探索部４２は、図１３に示すように、探索した経路を構成するリンクのリンクＩＤ４３４１を旅行時間４３４２とともに、経路構成リンクテーブルに登録する。旅行時間４３４２は、リンクデータ３１２に含まれている旅行時間３１２５である。なお、既に、同じリンクが登録されている場合は再度登録する必要はない。

次に、経路探索部４２は、経路構成リンク登録テーブル４３４に登録されている各リンクについてコスト４３４３を算出し、そのリンクのコストとして経路構成リンク登録テーブル４３４に登録する（Ｓ３１６）。コスト４３４３は、（旅行時間４３４２）×（同一経路カウンタ＋１）により求める。

こうして、Ｓ３１６までの処理が終了すると、Ｓ３０６に戻り、経路探索部４２は再び経路探索を行う。そして、上述したように、経路数カウンタが５（上限値）または同一経路カウンタが４（上限値）になったところで、複数経路探索処理（Ｓ３００）を終了する。

上記の複数経路を求めるフローによれば、既に探索した経路を構成するリンクのコストを大きく設定するので、次回の探索でそのリンクが選ばれにくくなり、複数の異なる経路を求めることができる。また、所定回数経路探索を繰り返しても、同じ経路が探索されてしまう場合は、経路探索を終了するので、処理を繰り返すことによる処理負担を軽減できる。また、経路数カウンタ上限値を変えることで探索する経路数を容易に調整ことができる。また、同一経路カウンタ上限値を変えることで、同一経路が探索された場合の繰り返し探索の回数を容易に調整ことができる。

以上のようにして、５つ（ただし、Ｓ３１０を経て処理を終了した場合は４つ以下）の経路が求まると、次に、経路探索部４２は、探索した各経路の所要時間を算出する（Ｓ４００）。図１４は、所要時間計算処理の流れを示すフロー図である。

経路探索部４２は、経路登録テーブル４３２に含まれる各経路を構成するリンクの旅行時間４３２３を参照して、開始リンクから順番に旅行時間を取り出し（Ｓ４０２）、全リンクについて加算する（Ｓ４０４，Ｓ４０６）。そして、各経路について、Ｓ４０２〜Ｓ４０６の処理を行うことで、各経路の所要時間を求める。

次に、経路探索部４２は、探索した５つのルートの中から、許容範囲（ｘ％以内）にある経路を選択する（Ｓ６００）。具体的には、経路探索部４２は、５つの経路から所要時間（総旅行時間）が、
（所要時間が最も短い経路の所要時間）×（１＋許容範囲）以内にある経路を、選択する。そして、以降の処理では、選択された経路について各処理を行う。

次に、料金算出処理（Ｓ７００）について説明する。図１５は、料金算出処理の流れを示すフロー図である。図示するように、ＩＮ側料金所ノードとＯＵＴ側料金所ノードのペアを作成し（Ｓ７２０）、各区間の料金を求め（Ｓ７３０）、各区間の料金を加算し（Ｓ７４０）、経路全体の料金を算出する。

まず、ＩＮ側料金所ノードとＯＵＴ側料金所ノードのペア作成処理（Ｓ７２０）について説明する。図１６は、ペア作成処理（Ｓ７２０）の流れを示すフロー図である。

ところで、経路データ記憶部４３の経路登録テーブル４３２には、経路上のノードが開始から終了まで順に並べて登録されている。したがって、経路が有料道路を含む場合、開始ノードから順番にあたっていくと、まず、IN側料金所ノードにあたる。また、しばらく普通のノード（若しくは経由地ノード）が続き、その後、ＯＵＴ側料金所ノードにあたる。そして、ＩＮ側料金所ノードとＯＵＴ側料金所ノードのペア、その間の経由地ノードが特定されるので、その区間の料金が算出できることになる。また、経路が有料道路を複数含む場合、複数のＩＮ側料金所ノードとＯＵＴ側料金所ノードのペアができるので、複数の区間について料金が求まることになる。

しかしながら、探索された経路の始点が、有料道路の入口より前であるとは限らない。有料道路を走行中に経路探索をした場合、探索した経路の始点は有道路上にあることになる。そこで、かかる場合にも対応するため、本実施形態では、図１６に示すフローにより、ＩＮ側料金所ノードとＯＵＴ側料金所ノードのペアを作成することとした。なお、ＩＮ側料金所ノードとＯＵＴ側料金所ノードのペアは、図１７に示すように、経路データ記憶部４３のペア登録テーブル４３３に登録される。

まず、経路探索部４２は、状態値を０（不明）に設定する（Ｓ７２０２）。状態値は、後述する処理において、対象としているノードが有料区間の外（状態値＝１）にあるか、中（状態値＝２）にあるかを判別するのに利用される。本フローの始まりにおいては、経路が有料道路の外で始まっているか、中で始まっているか分からないので、状態値＝０（不明）と設定する。

次に、経路探索部４２は、経路登録テーブル４３２を参照して、経路上の最初のノードのノードＩＤを取り出す（Ｓ７２０４）。

続いて、経路探索部４２は、料金所ノードデータ３２０、経由地ノードデータ３３０を参照して、Ｓ７２０４で取り出したノードＩＤが、料金所ノードか経由地ノードか又はそれ以外のノードかを判定する（Ｓ７２０６）。このとき、料金所ノードである場合は、ＩＮ／ＯＵＴ識別情報３２３を参照して、ＩＮ側料金所ノードかＯＵＴ側料金所ノードかも判別する。

Ｓ７２０４で取り出したノードＩＤが、料金所ノードでも経由地ノードでもない場合（Ｓ７２０６でＮｏ）、経路探索部４２は、経路上の全ノードについて処理を行ったかをを判定する（Ｓ７２０７）。経路上の全ノードについて処理が行われた場合は、処理を終了する。一方、全ノードが終了していない場合は、Ｓ７２０４に戻り、次のノードを取り出し、Ｓ７２０４以降の処理を行う。

Ｓ７２０４で取り出したノードＩＤが、料金所ノードまたは経由地ノードである場合（Ｓ７２０６でＹｅｓ）、経路探索部は状態値を調べる（Ｓ７２０８）。

上述の通り、最初は状態値が０に設定されている。そこで、処理はＳ７２１０に移行する。そして、経路探索部４２は、ノードの種類を判定する（Ｓ７２１０）。ノードがＩＮ側料金所ノードの場合、経路探索部４２は、状態値を２に設定する（Ｓ７２１１）。さらに、そのノードの料金所ノードＩＤを、図１７に示すように、経路データ記憶部４３のペア登録テーブル４３３にＩＮ側料金所ノードＩＤとして登録し、Ｓ７２０４処理に戻る。

一方、ノードがＯＵＴ側料金所場合、経路探索部４２は、状態値を１に設定し（Ｓ７２１２）、Ｓ７２０４の処理に戻る。また、経由地ノードの場合は、状態値を０に設定し（Ｓ７２１３）、Ｓ７２０４の処理に戻る。

次に、上記と同様にＳ７２０４、Ｓ７２０６を経て、Ｓ７２０８において、状態値が１であった場合について説明する。経路探索部４２は、ノードの種類を判定する（Ｓ７２２０）。ノードがＩＮ側料金所ノードの場合、経路探索部４２は、状態値を２に設定する（Ｓ７２２１）。さらに、そのノードの料金所ノードＩＤを、図１７に示すように、経路データ記憶部４３のペア登録テーブル４３３にＩＮ側料金所ノードＩＤとして登録し、Ｓ７２０４の処理に戻る。

一方、ノードがＯＵＴ側料金所場合、経路探索部は、状態値を１に設定し（Ｓ７２２２）、Ｓ７２０４処理に戻る。また、経由地ノードの場合は、状態値を０に設定し（Ｓ７２２３）、Ｓ７２０４の処理に戻る。

次に、上記と同様にＳ７２０４、Ｓ７２０６を経て、Ｓ７２０８において、状態値が２であった場合について説明する。経路探索部４２は、ノードの種類を判定する（Ｓ７２３０）。ノードがＩＮ側料金所ノードの場合、経路探索部４２は、状態値を２に設定し（Ｓ７２３１）、Ｓ７２０４の処理に戻る。また、経由地ノードの場合は、状態値を０に設定し（Ｓ７２２３）、Ｓ７２０４の処理に戻る。

一方、ノードがＯＵＴ側料金所場合、経路探索部は、状態値を１に設定する（Ｓ７２３２）。さらに、そのノードの料金所ノードＩＤを、図１７に示すように、経路データ記憶部４３のペア登録テーブル４３３に、ＯＵＴ側料金所ノードＩＤとして登録し、Ｓ７２０４の処理に戻る。

このような処理を繰り返した後、全ノードの処理が終了すると（Ｓ７２０７でＮｏ）、経路探索部４２は、ペア作成処理（Ｓ７２０）を終了する。

次に、各区間料金算出処理Ｓ７３０について説明する。図１８は、各区間の料金算出処理の流れを示すフロー図である。

すでに、経路データ記憶部４３のペア登録テーブル４３３には、有料道路の各区間について、ＩＮ側料金所ノードＩＤ４３３１とＯＵＴ側料金所ノードＩＤ４３３２のペア、及びその間の経由地ノードＩＤ４３３３が登録されている。そこでまず、経路探索部４２は、ペア登録テーブル４３３から、ＩＮ側料金所ノードＩＤ４３３１とＯＵＴ側料金所ノードＩＤ４３３２のペア、及びその間の経由地ノードのＩＤ４３３３を取り出す（Ｓ７３０２）。次に、取り出したＩＮ側料金所ノードＩＤ４３３１とＯＵＴ側料金所ノードＩＤ４３３２に相当する料金情報３４３，３４５を料金データ３４０から抽出する（Ｓ７３０４）。次に、経路探索部４２は、Ｓ７３０２で取り出した経由地ノードＩＤ４３３３と、料金データ３４０の経由地ノードＩＤ３４３が一致するかを判断し、該当する料金３４５を求める（Ｓ７３０６）。経由地ノードが複数ある場合は、すべての経由地が一致するかを調べ、該当する料金を求める。

以上の処理をペア登録テーブル４３３に登録されているＩＮ・ＯＵＴ料金所ノードのペアの全てについて行う（Ｓ７３０８）。そして、経路探索部４２は、各区間料金算出処理（Ｓ７３０）を終了する。

図５に戻り説明する。次に、経路探索部４２は、Ｓ７３０で求めた各区間の料金を加算して、経路全体の料金を算出する（Ｓ７４０）。

以上の処理（Ｓ７１０〜Ｓ７４０）をＳ６００で選択した経路の全てについて行い、各経路の料金算出処理（Ｓ７００）を終了する
図８に戻り説明する。次に、経路探索部４２は、料金を算出した経路のうち、最も料金が安い経路を選択する（Ｓ８００）。

続いて、経路探索部４２は、選択した経路をディプレイ２に表示された地図上に表示する（Ｓ９００）。

図１９に、ディスプレイ２への表示例を示す。画面６００上で、太い実線６０３は有料道路を表す。またＩＣはインターチェンジを表す。画面６００上には、地図上に現在地６０１から目的地６０２までの推奨経路６２０が表示されている。また、所要時間が最短の経路６１５が推奨経路４２０と異なる態様で表示されている。また、最短経路６１５、推奨経路６２２のそれぞれについて、所要時間と、料道路料金についての情報６１７、６２２が表示されている。すなわち、ユーザが容易に両経路を比較できるようになっている。

以上、本発明が適用された一実施形態について説明した。

尚、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で様々な変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、複数経路を探索する処理（Ｓ３００）において、異なる経路を探索するため、既に探索した経路を構成するリンクのコストを高く設定し再度経路探索を行うようにしている。そして、リンクのコストは、そのリンクの旅行時間を一律に（同一経路カウンタ＋１）倍した値とすることにしている（Ｓ３１６）。しかし、本実施形態はこれに限られない。例えば、出発地、目的地から遠いリンクほど高いコストに設定するようにしてもよい。このようにすれば、目的地、出発地周辺のリンクが同一でも、それ以外のリンクが異なる複数の経路が探索することができる。

また、上記実施形態では、旅行時間をコストとして、所要時間が最短の経路を基準に、その経路の所要時間から許容範囲内にある経路を求め、その中から最も料金の安い経路を抽出する態様について主に説明した。しかし、これに限らず、距離をコストとして旅行距離が最短の経路を基準に、その経路の総距離から許容範囲内の旅行距離の経路を複数求め、その中から最も料金の安い経路を抽出するようにしてもよい。

また、本発明を車載用ナビゲーション装置に適用した例について説明したが、本発明は車載用以外のナビゲーション装置にも適用することができる。

図１は、本発明の一実施形態が適用された車載用ナビゲーション装置１０００の概略構成図である。 図２は、地図データ記憶装置３に記憶されている地図データの構成例を示す図である。 図３は、地図データ記憶装置３に記憶されている料金所データの構成例を示す図である。 図４は、地図データ記憶装置３に記憶されている経由地データの構成例を示す図である。 図５は、地図データ記憶装置３に記憶されている料金データの構成例を示す図である。 図６は、演算処理部１のハードウェア構成を示す図である。 図７は、演算処理部１の機能構成を示す図である。 図８は、車載用ナビゲーション装置１０００の動作の概略を示すフロー図である。 図９は、探索条件設定処理における画面の遷移を示す図である。 図１０は、目的地設定処理における画面の遷移を示す図である。 図１１は、複数経路探索処理（Ｓ３００）の流れを示すフロー図である。 図１２は、経路データ記憶部４３に記憶されている経路登録テーブルの構成例を示す図である。 図１３は、経路データ記憶部４３に記憶されている経路構成リンク登録テーブルの構成例を示す図である。 図１４は、所要時間算出処理（Ｓ４００）の流れを示すフロー図である。 図１５は、料金算出処理（Ｓ７００）の流れを示すフロー図である。 図１６は、図１５のＩＮ・ＯＵＴ料金所ノードペア作成処理（Ｓ７２０）の流れを示すフロー図である。 図１７は、経路データ記憶部４３に記憶されるＩＮ・ＯＵＴ側料金所ペア登録テーブルの構成例を示す図である。 図１８は、図１５の各区間の料金算出処理（Ｓ７３０）の流れを示すフロー図である。 図１９は、推奨経路の表示例（地図表示）を示す図である。

符号の説明

１・・・演算処理部、２・・・ディスプレイ、３・・・地図データ記憶装置、４・・・音声出入力装置、５・・・入力装置、６・・・車輪速センサ、７・・・地磁気センサ、８・・・ジャイロ、９・・・ＧＰＳ受信機、１０・・・ネットワーク接続装置、１１・・・車内ＬＡＮ装置、２１・・・ＣＰＵ、２２・・・ＲＡＭ、２３・・・ＲＯＭ、２４・・・ＤＭＡ、２５・・・描画コントローラ、２６・・・ＶＲＡＭ、２７・・・カラーパレット、２８・・・Ａ/Ｄ変換器、２９・・・ＳＣＩ、３０・・・ＰＩＯ、３１・・・カウンタ、４１・・・ユーザ操作解析部、４２・・・経路探索部、４３・・・経路データ記憶部、４４・・・経路誘導部、４５・・・地図表示処理部、４６・・・現在位置演算部、４７・・・マップマッチ処理部、４８・・・データ読込部、４９・・・軌跡記憶部、５０・・・メニュー表示処理部、５１・・・グラフィックス処理部

Claims (6)

1. ナビゲーション装置の経路探索方法であって、
   前記ナビゲーション装置は、
   地図上の道路を構成する各リンクのリンクデータと、前記地図上の道路の有料道路料金データとを記憶する記憶装置を有し、
   出発地及び目的地を設定するステップと、
   前記リンクデータを用いて、前記出発地及び目的地間の複数の経路を探索する複数経路探索ステップと、
   前記有料道路料金データを用いて、前記複数経路探索ステップで探索した複数の経路の中から、有料道路の料金が最も安い経路を選択する最安経路選択ステップと行う
   ことを特徴とするナビゲーション装置の経路探索方法。
2. ナビゲーション装置の経路探索方法であって、
   前記ナビゲーション装置は、
   地図上の道路を構成する各リンクのリンクデータと、前記地図上の道路の有料道路料金データとを記憶する記憶装置を有し、
   出発地、目的地を設定するステップと、
   探索条件の許容範囲を設定するステップと、
   前記リンクデータを用いて、前記出発地及び目的地間の複数の経路を探索する複数経路探索ステップと、
   前記複数経路探索ステップで探索した複数の経路の中から、前記許容範囲内にある経路を選択する許容範囲内経路選択ステップと、
   前記有料道路料金データを用いて、前記許容範囲内経路選択ステップで選択した複数の経路の中から、有料道路の料金が最も安い経路を選択する最安経路選択ステップとを行う
   ことを特徴とするナビゲーション装置の経路探索方法。
3. 請求項１または２に記載のナビゲーション装置の経路探索方法であって、
   前記複数経路探索ステップは、
   既に探索した経路を構成するリンクのコストを当該経路を探索したときのコストより高く設定し前記出発地及び目的地間のコストが最少の経路を探索する処理を、複数回繰り返し、前記出発地及び目的地間の複数の経路を探索する
   ことを特徴とするナビゲーション装置の経路探索方法。
4. ナビゲーション装置の経路探索方法であって、
   前記ナビゲーション装置は、さらに、
   前記最安経路選択ステップにより選択された経路を表示する
   ことを特徴とするナビゲーション装置の経路探索方法。
5. ナビゲーション装置であって、
   地図上の道路を構成する各リンクのリンクデータと、前記地図上の道路の有料道路料金データとを記憶する記憶装置と、
   出発地及び目的地を設定する手段と、
   前記リンクデータを用いて、前記出発地及び目的地間の複数の経路を探索する複数経路探索手段と、
   前記有料道路料金データを用いて、前記複数経路探索手段で探索した複数の経路の中から、有料道路の料金が最も安い経路を選択する最安経路選択手段とを有することを特徴とするナビゲーション装置。
6. ナビゲーション装置であって、
   地図上の道路を構成する各リンクのリンクデータと、前記地図上の道路の有料道路料金データとを記憶する記憶装置と、
   出発地、目的地を設定する手段と、
   探索条件の許容範囲を設定する手段と、
   前記リンクデータを用いて、前記出発地及び目的地間の複数の経路を探索する複数経路探索手段と、
   前記複数経路探索手段で探索した複数の経路の中から、前記許容範囲内にある経路を選択する許容範囲内経路選択手段と、
   前記有料道路料金データを用いて、前記許容範囲内経路選択手段で選択した複数の経路の中から、有料道路の料金が最も安い経路を選択する最安経路選択手段とを有することを特徴とするナビゲーション装置。
   

Images