JP2006300934A - ナビゲーションシステムにおける経路計算方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【目的】本発明の目的は、出発地点と目的地との間に大きなディジタイズされていない地域が存在するときにも目的地への最適経路を見出すことのできる「ナビゲーションシステムにおける経路計算方法及び装置」を提供することである。
【構成】ナビゲーションシステムは、出発地点と目的地との間に大きなディジタイズされていない地域１１が存在するとき、該ディジタイズされていない地域の形状及びサイズに基づいて中間地点としての処理点１７１ａ，１７１ｂを作り、経路探索動作のためにその様な処理点を用いるべきか否か判定する。処理点を用いた経路探索動作が有効であると判定されると、該ナビゲーションシステムは、該出発地点VP、処理点及び目的地Dstに関してＡ^*アルゴリズム探索動作を実行し、大きなディジタイズされていない地域１１を迂回する最適経路を見つける。
【選択図】図６

Description

本発明は、ナビゲーションシステムにおける経路計算方法及び装置に関し、特に、出発位置と目的地との間に地図データでディジタイズされていない領域があっても目的地への最適経路を効率良く且つ正確に決定するためのナビゲーションシステムにおける経路計算方法及び装置に関する。

ナビゲーションシステムは、ユーザーが選択された目的地に容易に且つ迅速に到達できるように旅行案内を行う。典型的な例は、車両にナビゲーション機能が備え付けられている場合のナビゲーションシステムである。その様なナビゲーションシステムはユーザー或いはユーザーの車両の位置を検出し、現在の車両位置の地域に関する地図データを地図記憶媒体から読み出す。該ナビゲーションシステムは、モニタースクリーン上に地図画像を表示し、同時にユーザーの現在位置を表すマークを該地図画像に重ねる。目的地がセットされると、ナビゲーションシステムは、出発地点から目的地への案内経路を地図データに基づいてセットするために経路案内機能を始動させる。ナビゲーションシステムは、種々のパラメーターに基づいて目的地への最短経路などの最適経路を計算し決定する。

目的地への経路を決定するために、現在利用することのできる車両ナビゲーションシステムは、通常は、人工知能（ＡＩ）で用いられるグラフィック検索技術に基づくＡ^*アルゴリズムと呼ばれる探索アルゴリズムを使用する。一般に、このＡ^*アルゴリズムは、前進するときに可能な解答進路のツリーを構築することによって、該グラフすなわち地図データを通して該出発地点から該目的地まで有向探索を実行するが、そのツリーの根はソース・セグメントである。

Ａ^*アルゴリズムは、出発地点セグメント（たとえば現在の車両位置VP）から始まる各枝（branch）あるいは各ツリー・セグメントに最も近い結合されたセグメントの全てを判定することによって反復を行う。その後、各セグメントについてコストf(n)が次式
ｆ(ｎ)＝g(ｎ)＋h（n）・・・ (1)
により計算され、ここでg（n）はソース・セグメントからセグメントｎまでの既知のコストを表し、h（n）はセグメントｎから目的地までのヒューリスティック・コストを表す。ヒューリスティック・コストは、本質的に、セグメントｎから目的地までの実際のコスト（距離、時間、金銭など）のインテリジェントな推定値である。上式より、最低の総コストを有する１つのセグメントが経路の一部分として選択され、以後、所望の目的地に対応するセグメントが選択されるまで該アルゴリズムが続行される。コストに関して(1)式の使用は、目的地に向かって探索地域を漸次狭めてゆくという効果を有する。

探索は、出発位置から目的地まで実行され得る。その代わりに、探索は、出発地点から目的地へ、及び目的地から出発地点へ、の両方について実行されても良い。この両端探索の例が図１Ａ及び１Ｂに示されている。この例では、ナビゲーションシステムは現在の車両位置（出発地点）VPから目的地Dstまでの経路と、目的地Dstから車両位置VPまでの経路を同時に探索する。２つの楕円形マークＡ１及びＡ２は、Ａ^*アルゴリズムを用いる探索動作のための概略の探索方向及び探索地域を示す。

基本的に、探索方向は車両位置VPと目的地Dstとを結ぶ真っすぐな線に沿っている。楕円形マークＡ１及びＡ２は、探索方向及び探索地域を限定するために車両位置VPから目的地Dstへ、またその逆に、確立される。探索が進むにつれて、車両位置VPから目的地Dstへの複数の経路の複数のセグメントが出会って、車両現在位置VPと目的地Dstとを結ぶ１つの完成した経路（計算された経路）を作る。

Ａ^*アルゴリズム探索を通じて、ナビゲーションシステムは一般に種々のコスト・パラメーターに基づいて目的地への最適経路を見出すことができる。例えば、最適経路は、目的地に着く最短の道、目的地に着く最も速い道、地上の道路より高速道路を選んだ道、目的地への最も安上がりな経路、有料道路を使わない経路、などに基づいて決定される。しかし、或る場合には、Ａ^*アルゴリズム探索を利用する在来の方法は目的地への適切な経路を見出すことができない。その様な例について、図２Ａ及び２Ｂ及び図３を参照して以下で説明する。

図２Ａ及び２Ｂは、ディジタイズされていない地図データの大きな領域が車両位置VPと目的地Dstとの間に存在するときに車両位置VPから目的地Dstへの経路計算のためにＡ^*アルゴリズムを用いる両端探索が使用される場合を示す略図である。図２Ａ及び２Ｂに示されている状態では、車両位置VPと目的地Dstとの間に大きな湖１１がある。湖１１の内部領域に関してナビゲーションシステムの地図データには道路セグメントが無いので、湖１１はディジタイズされていない領域と見なされる。砂漠、高山、ジャングル、沼地などについて、同様の状態が生じる。すなわち、ディジタイズされていない領域とは領域内部に地図データ(道路リンクデータ、道路ノードデータ等)により定義されている道路セグメントが存在しない領域である。

ナビゲーションシステムが経路探索を開始するとき、ナビゲーションシステムは双曲線DP1,DP2で表されている探索地域ＳＡ１及びＳＡ２に示されている方向及び地域において探索しようとする。上記のように、普通は、Ａ^*アルゴリズム探索は探索地域ＳＡ１及びＳＡ２により定められた車両位置と目的地との間の所定の地域及び方向に経路を探索しようとする。Ａ^*アルゴリズムは、普通は、目的地点の方により近く進む道路セグメントを選択することによってヒューリスティック・コストを減少させる。しかし、図２Ｂに示されているように、湖１１の中には道路或いは通路が無いので、湖１１に向かう探索地域ＳＡ１及びＳＡ２により示されている方向及び範囲での経路探索は無意味になる。

従って、その様な場合には、目的地への経路を見出すために、経路探索は探索の方向及び地域を限定せずに行われなければならない。図３を参照すると、車両現在位置VPと目的地Dstとの間に大きなディジタイズされていない地域１１が存在するときにその様な経路探索からもたらされる可能性のある誤りが示されている。車両位置VPと目的地Dstとの間での探索の方向及び地域を限定しないその様な経路探索動作の結果として、ナビゲーションシステムは図３に示されているように経路Ｒ１及びＲ３を用いる目的地Dstへの計算された経路を作ることができる。

この経路は、ユーザーを目的地Dstへ案内することができるけれども、探索時に探索の方向及び地域が限定されていないので、あまり効率の良い経路ではない。図３に示されているように、ユーザーは、始めに経路Ｒ１を取る代わりに経路Ｒ２を取ることによって、より短い距離で目的地に到達することができる。すなわち、在来の技術では、道路セグメントを全く持っていない湖１１があるために、湖１１を避けるために探索方向を限定せずに経路探索手続きを進めざるを得ない。その結果、ナビゲーションシステムは、図３の例において経路Ｒ２を用いる経路などの最適な経路を発見し得ない傾向を有する。

以上より、出発地点と目的地との間に大きなディジタイズされていない地域が存在するときでも目的地への効率的経路を見出し得るようにナビゲーションシステムが上記の欠点を克服することが望ましい。

従って、本発明の目的は、出発地点と目的地との間に大きなディジタイズされていない地域が存在するときにも目的地への最適経路を見出すことのできる経路計算方法及び装置を提供することである。

本発明の他の目的は、大きなディジタイズされていない地域の形状及びサイズに基づいて中間地点である処理点を作って該処理点が経路探索動作のために使用されるべきか否か判定することのできる経路判定方法を提供することである。

本発明の別の目的は、Ａ^*アルゴリズム探索を用いて目的地に到達するために湖、砂漠、ジャングルなどの大きな無道路地域を迂回する最適経路を発見できる経路判定方法及び装置を提供することである。

本発明の第１の態様は、出発地点から目的地への経路を計算するナビゲーションシステムにおける経路計算方法である。この該出発地点と該目的地との間に存在する地域のうち地図データによりディジタイズされていない地域を検出する第１ステップ、該出発地点と該目的地間の中間地点としての処理点を前記地域の外形に基づいて決定する第２ステップ、Ａ^*アルゴリズムによる経路探索処理を行って該出発地点と該処理点間の第１の経路部分を探索する第３ステップ、Ａ^*アルゴリズムによる経路探索処理を行って該目的地と該処理点間の第２の経路部分を探索する第４ステップ、前記第１の経路部分と第２の経路部分を結合して該出発地点から該目的地に到る経路を作成する第５ステップを備えている。

本発明において、前記第１ステップは、地域の外形を表わす多角形データを地図記憶媒体に記憶された地図データより検索することにより行なう。前記第２ステップは、前記ディジタイズされていない地域の２つの最も遠い地点を取得し、該地点を前記処理点とする。あるいは、前記第２ステップは、各辺が前記ディジタイズされていない地域の最遠点を含む長方形、又は該長方形より所定サイズ大きい長方形を作成し、前記長方形の頂点を前記処理点とする。

本発明の経路計算方法は、更に、該出発地点と該目的地に対する前記ディジタイズされていない地域の位置、該地域の外形、サイズに基づいて、前記処理点を用いて経路探索処理を行う必要があるか否か判定する第６ステップを有している。この第６ステップは、該出発地点から該目的地までの直線L1の長さと前記ディジタイズされていない地域の２つの最遠点の間の直線L2の長さとを比較するステップ、直線L2の長さが直線L1の長さより大きいとき、前記処理点を用いて経路探索処理を行う必要があると判定するステップを有する。あるいは、前記第６ステップは、該出発地点と該目的地とを結ぶ直線L1と前記ディジタイズされていない地域の２つの最遠点同士を結ぶ直線L2とが互いに交差するか否か判定するステップ、前記直線L1の長さと前記直線L2の長さとを比較するステップ、前記直線L2と前記直線L1が交差し、該直線L2の長さが該直線L1の長さより大きいとき、前記処理点を用いて経路探索処理を行う必要があると判定するステップを有する。

好ましくは、本発明の経路計算方法は、２つの処理点に経路探索動作を適用することによって該ディジタイズされていない地域を迂回する２つの計算された経路を作る。その後、本発明の経路計算方法は、その２つの計算された経路を所定基準に関して比較して、これらの経路のうちの一方を該出発地点と該目的地との間の最適経路として選択する。

本発明の第２の態様は、出発地点から目的地への経路を計算するナビゲーションシステムにおける経路計算装置であり、該出発地点と該目的地との間に存在する地域であって、地図データによりディジタイズされていない地域を検出する第１の手段、該出発地点と該目的地間の中間地点としての処理点を前記地域の外形に基づいて決定する第２の手段、Ａ^*アルゴリズムによる経路探索処理を行って該出発地点と該処理点間の第１の経路部分を探索する第３の手段、Ａ^*アルゴリズムによる経路探索処理を行って該目的地と該処理点間の第２の経路部分を探索する第４の手段、前記第１の経路部分と第２の経路部分を結合して該出発地点から該目的地に到る経路を作成する第５の手段を備えている。本発明の経路計算装置は、出発地点、処理点及び目的地に関してＡ^*アルゴリズム探索を適用することによって最も効果的な経路を作るように設計され、大きなディジタイズされていない地域を迂回する最適経路を見出す。

本発明によれば、出発地点と目的地との間に大きなディジタイズされていない地域が存在するときでもナビゲーションシステムは目的地への最適経路を見出すことができる。該ナビゲーションシステムは、その大きなディジタイズされていない地域の形状及びサイズに基づいて中間地点である処理点を決定し、その様な処理点を経路探索動作のために使用するべきか否か判定する。該経路探索動作が有効であると判定されたとき、該ナビゲーションシステムは該出発地点、処理点及び目的地に関してＡ^*アルゴリズム探索動作を実行し、大きなディジタイズされていない地域を迂回する最適経路を発見する。

添付図面を参照して本発明を詳しく説明する。本発明では、車両現在位置（出発地点）と目的地との間に大きなディジタイズされていない地域が存在する場合、ナビゲーションシステムは、１つ以上の中間地点である処理点を作って経路探索（Ａ^*アルゴリズム探索）を該処理点に向け、目的地へのより効率的な経路を見出す。第１経路探索動作は、所定探索地域について現在の車両位置と処理点とを結ぶ方向に行われる。第２経路探索動作は、所定探索地域について目的地と処理点との間を結ぶ方向に行われる。目的地への総経路は、該第１及び第２の経路探索動作で見出された経路を結合させることにより確立される。

好ましくは、湖、砂漠、山、ジャングル、沼地などのディジタイズされていない（無道路セグメント）地域の具体的な形状に基づいて２つの処理点が確立される。普通は、その様なディジタイズされていない地域は多角形データとして地図記憶媒体に与えられ、その多角形データはその様な地域の２次元形状、サイズ及び位置を表す。第１及び第２の経路探索動作は、車両現在位置（出発地点）、第１処理点、及び目的地に関して行われて、目的地への第１の計算された経路を作る。更に、好ましくは、第１及び第２の経路探索動作は、車両位置、第１の処理点と異なる第２処理点、及び目的地に関して行われて、目的地への第２の計算された経路を作る。ナビゲーションシステムは、コスト分析（時間、距離、費用など）に基づいて、その第１及び第２の計算された経路のうちの１つを最適経路として選択する。

図４は、本発明を実施する車両ナビゲーションシステムの構造の例を示すが、本発明は，ＰＤＡ（パーソナルデジタルアシスタント）装置又は他のハンドヘルド装置により実現される装置などの携帯用ナビゲーション装置にも適用され得る。図４のブロック図では、ナビゲーションシステムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ハードディスク、或いは地図情報を記憶する他の記憶手段などの地図記憶媒体３１と、地図記憶媒体３１から地図情報を読み出すための動作を制御するＤＶＤ制御ユニット３２と、車両現在位置を測定するための位置測定装置３３とを含む。位置測定装置３３は、移動距離を検出するための車両速度センサーと、移動方向或いは角度を検出するためのジャイロスコープと、位置を計算するためのマイクロプロセッサと、位置を検出するためのＧＰＳ（全地球測位システム）レシーバーなどを有する。

図４のブロック図は、ＤＶＤ（地図記憶媒体）３１から読み出された地図情報を記憶する地図情報メモリー３４と、ＤＶＤ３１から読み出された興味ある場所（ＰＯＩ）情報などのデータベース情報を記憶するデータベース・メモリー３５と、メニュー選択動作、拡大／縮小動作、目的地入力動作などを実行するリモートコントローラ３７と、リモートコントローラ・インターフェース３８とを更に含む。

リモートコントローラ３７はナビゲーションシステムに対して入力をする種々の機能キーを有する。ナビゲーションシステムは、リモートコントローラを通して行われる同じ動作及び類似の動作を達成する他の種々の入力方法を含み得る。ナビゲーションシステムは、該システムの上記ユニットを接続するバス３６と、ナビゲーションシステムの総合動作を制御するためのプロセッサ（ＣＰＵ）３９と、経路探索プログラム、ナビゲーション制御に必要な地図マップマッチングプログラムなどの種々の制御プログラムを記憶するＲＯＭ４０と、案内経路などの処理結果を記憶するＲＡＭ４１とを更に含む。

ナビゲーションシステムは、地図情報に基づいて地図画像（地図案内画像及び矢印案内画像）を作るディスプレイ・コントローラ４３、該ディスプレイ・コントローラによって作られた画像を記憶するＶＲＡＭ（ビデオＲＡＭ）４４、メニュー画像／種々のリスト画像を作るメニュー／リスト作成ユニット４５、合成ユニット４６、モニター（ディスプレイ）５０、無線通信を通して交通情報などの情報を受信するための無線レシーバー４９、経路探索コントローラ４７、バッファー・メモリー４８等を更に含む。

経路探索コントローラ４７、地図記憶媒体（ＤＶＤ）３１、モニター５０、及びバッファー・メモリー４８は、大きな制限地域すなわちディジタイズされていない地域（地図データで定義された道路セグメントが存在しない地域）が現在位置（出発地点）と目的地との間に存在するときに目的地への最適経路を決定する本発明の主要機能を実行する。その様な大きなディジタイズされていない地域が目的地に向かう方向に見出されると、経路探索コントローラ４７は、地図記憶媒体３１から検索された該地域の外形を特定する多角形データ(ポリゴンデータ)を用いてその制限地域の形状、サイズ及び位置をチェックする。該制限地域の具体的な形状及びサイズに基づいて、経路探索コントローラは、処理点を決定して出発地点、処理点及び目的地の間の経路探索（Ａ^*アルゴリズム）を行い、これにより、該制限地域を効果的に迂回する経路を見出す。

図５は、車両位置と目的地との間を大きなディジタイズされていない地域が遮っているときに車両現在位置から目的地への効率的経路を計算するための本発明の経路判定装置の必須コンポーネントを示す。このブロック図において、図４の構造の中の、本発明の作用に直接関わるコンポーネントが、本発明の本質的構造を説明するために示されている。図５の経路判定装置は、ＤＶＤ或いはハードディスクなどの地図記憶媒体３１、地図情報メモリー３４、経路探索コントローラ４７、バッファー・メモリー４８、及びモニター５０を含む。経路探索コントローラ４７は、図４のＣＰＵ３９の一部分又は別のマイクロプロセッサであって良い。

ユーザーが目的地を選択すると、経路探索コントローラ４７は地図情報記憶媒体３１から地図情報３４を読み出す。経路探索コントローラ４７は、車両現在位置（出発地点）と目的地（目標地点）との間に大きなディジタイズされていない地域が存在するか否か判定する。大きなディジタイズされていない地域は地でデータで定義された道路セグメントの無い地域であって、その一例は湖、高山、砂漠、軍事基地、ジャングル、沼地などを含む。地図データにおいて、その様なディジタイズされていない地域は、該地域の２次元形状、サイズ及び位置を表現するタイプのデータである多角形データにより表される。対照的に、街路、鉄道等は地図データにおいて道路セグメントによって表される。

その様なディジタイズされていない地域が存在するならば、経路探索コントローラ４７は、効率的な迂回路をもたらす経路探索動作を実行する。経路探索コントローラ４７は、Ａ^*アルゴリズム探索を行うために探索地域及び探索方法を定めるために処理点を作る。第１経路探索動作は、現在の車両位置（出発地点）と、所定探索地域についての処理点とを結ぶ方向に行われる。その後、目的地（目標地点）と、該所定探索地域についての該処理点とを結ぶ方向に第２経路探索動作が行われる。

目的地への総経路は、第１及び第２の経路探索動作で見出された経路を結合させることによって確立される。好ましくは、後述されるようにＡ^*アルゴリズム探索のために、ディジタイズされていない地域の具体的な形状及びサイズに基づいて２つの異なる中間地点である処理点が作られる。その様な場合、第１及び第２の探索動作は夫々の処理点について行われる。経路探索処理に必要なデータを一時的に記憶するためにバッファー・メモリー４８が使用される。経路が計算された後、経路探索コントローラ４７はその結果をモニター５０で表示させる。

図６ないし図１０は、出発地点と目的地との間に大きなディジタイズされていない地域が存在するときに本発明に従って出発地点から目的地までの経路を計算するための動作の原理を示す略図である。この例では、出発地点とも称される車両位置VPと、目的地Dstとが湖１１によって隔てられている。ナビゲーションシステムは湖１１を検出することができる。なぜならば、その様なディジタイズされていない地域は上記のように地図データにおいて多角形データで表されているからである。

図６Aは、ナビゲーションシステムが湖１１の具体的な形状及びサイズに基づいて経路探索動作（Ａ^*アルゴリズム探索）を行うための処理点を決定する過程にある場合を示す。ナビゲーションシステムは、処理（中間）点１７１ａ及び１７１ｂを得るために湖１１の最長対角線を判定する。後に詳述されるように、これらの処理点は、Ａ^*アルゴリズム探索を通して車両位置VPから目的地Dstへの経路を計算するときに中間点として使用される。

図６Ｂは、車両位置VPと目的地Dstとを結ぶ直線Ｌ１が湖１１の最遠点同士を結ぶ最長線Ｌ２を横切るか否かをナビゲーションシステムが判定する場合を示す。これら両方の線が互いに交差するとき、ナビゲーションシステムは、処理点１７１ａ及び１７１ｂにより形成される直線Ｌ２が車両位置VP及び目的地Dstにより形成される直線Ｌ１より長ければ、処理点１７１ａ及び１７１ｂを用いて経路計算を実行する。以上の処理は、Ａ^*アルゴリズムを用いる経路探索動作が図３の基本動作以外の探索方向を組み入れなければならないか否か判定するための処理である。

図６Ｂの例では、線Ｌ２は線Ｌ１より長いので、ナビゲーションシステムは、処理点１７１ａ及び１７１ｂを用いる経路計算が有効であると判定する。その理由は、線Ｌ２が線Ｌ１より長いので目的地に到達するために相当の迂回をしなければならず、経路探索動作を車両位置VPと目的地Dstとを単に結ぶ線Ｌ１の方向と異なる方向に行なう必要があるからである。ナビゲーションシステムにおいて経路を計算するために処理点を使用するべきか否か判定するために他の条件を用いても良い。例えば、ナビゲーションシステムは、ディジタイズされていない地域の最遠点１７１ａ及び１７１ｂを結ぶ直線の長さと車両位置VPと目的地Dstを結ぶ直線の長さの比を考慮しても良い。

図７は、ナビゲーションシステムが車両位置VPと処理点のうちの１つとの間で第１Ａ^*アルゴリズム探索を実行する場合を示す。双曲線DP,DP′で示されているように、探索方向及び地域は車両位置VPと処理点１７１ｂとの間に向けられている。該双曲線の曲がりは、探索地域の適切なサイズを決定するために選択される。本発明では、ナビゲーションシステムは、迂回路の第１部分を作るために目的地ではなくて単なる中間点に過ぎない処理点１７１ｂに向かって経路を探索する。処理点は必ずしも道路上に存在しなくてもよい。これは該処理点に近い道路リンクまたは道路ノードまでの経路を探索するからである。

図８は、ナビゲーションシステムが目的地Dstと図７のステップで使われる処理点１７１ｂとの間で第２のＡ^*アルゴリズム探索を実行する場合を示す。双曲線DP,DP′により示されているように、探索方向及び地域は処理点１７１ｂと目的地Dstとの間に向けられている。ナビゲーションシステムは、迂回経路の第２部分を作るために目的地Dstから処理点１７１ｂに向かって経路を探索する。該迂回経路の第１部分及び第２部分を結合させることによって、車両位置VPと目的地Dstとの間の１つの候補経路が得られる。

図９及び図１０は、図７及び図８に対応しており、経路探索動作が他方の処理点１７１ａを用いて行われる。すなわち、図９は、ナビゲーションシステムが目的地Dstと処理点１７１ａとの間で第１のＡ^*アルゴリズム探索を実行する場合を示す。双曲線DP,DP′で示されているように、探索方向及び地域は処理点１７１ａと目的地Dstとの間に向けられている。ナビゲーションシステムは、他の迂回経路の第１部分を作るために目的地Dstから処理点１７１ａに向かって経路を探索する。

図１０は、ナビゲーションシステムが車両位置VPと処理点１７１ａとの間で第１のＡ^*アルゴリズム探索を実行する場合を示す。双曲線DP,DP′により示されているように、探索方向及び地域は車両位置VPと処理点１７１ａとの間に向けられている。従って、ナビゲーションシステムは他の迂回経路の第２部分を作るために車両位置VPから処理点１７１ａに向かって経路を探索する。該迂回経路の第１部分と第２部分とを結合させることによって、車両位置VPと目的地Dstとの間の第２の候補経路が得られる。この様にして、ナビゲーションシステムは２つの候補経路を得る。ナビゲーションシステムは、これらの計算された経路を比較し、コスト分析（時間、距離、ドライブ条件、料金など）に基づいてこれらの経路のうちの一方を最適経路として選択する。

経路を決定するための本発明の他の実施態様について、該第２実施態様における動作の原理を示す図１１−図１５を参照して説明する。この方法は、ディジタイズされていない地域の外周と接触する長方形の角点により処理点を作るという点において図６−図１０に関して説明された実施態様とは異なっている。図１１に示されているように、ナビゲーションシステムは、ディジタイズされていない地域すなわち湖１１を覆う長方形Ｓ１を決定することによって２つの処理点１０１ａ及び１０１ｂを作る。

この例において、長方形Ｓ１は、湖１１の経度方向座標の最小点、最大点（経度方向最遠点）及び緯度方向座標の最小点、最大点（緯度方向最遠点）をそれぞれ各辺に含むように形成されている。なお、該長方形S1より所定サイズ大きい長方形S2を作成して、処理点１０１ｘ及び１０１ｙを作ることもできる。長方形S2は図では経緯度方向にそれぞれ所定距離（ｐ、ｑ）拡大するようにして作成している。以下の説明では、長方形Ｓ１に基づく処理点１０１ａ及び１０１ｂが中間地点として使用される。ナビゲーションシステムは、図６Ｂに関連して説明したプロセスにより経路計算のために処理点を使用するか否かを決定する。

図１２は、ナビゲーションシステムが車両位置VPと処理点１０１ｂとの間でＡ^*アルゴリズム探索を実行する場合を示す。双曲線DP,DP′により示されているように、探索方向及び地域は車両位置VPと処理点１０１ｂとの間に向けられる。ナビゲーションシステムは、迂回経路の第１部分を作るために車両位置VPから処理点１０１ｂに向かって経路を探索する。

図１３は、ナビゲーションシステムが処理点１０１ｂと目的地Dstとの間でＡ^*アルゴリズム探索を実行する場合を示す。双曲線DP,DP′により示されているように、探索方向及び地域は目的地Dstと処理点１０１ｂとの間に向けられる。ナビゲーションシステムは、迂回経路の第２部分を作るために目的地Dstから処理点１０１ｂに向かって経路を探索する。迂回経路の該第１及び第２の部分を結合させることによって、車両位置VPと目的地Dstとの間の第１の候補経路が得られる。

図１４は、ナビゲーションシステムが目的地Dstと処理点１０１ａとの間でＡ^*アルゴリズム探索を実行する場合を示す。双曲線DP,DP′で示されているように、探索方向及び地域は目的地Dstと処理点１０１ａとの間に向けられている。ナビゲーションシステムは、他の迂回経路の第１部分を作るために目的地Dstから処理点１０１ａに向かって経路を探索する。

図１５は、ナビゲーションシステムが処理点１０１ａと車両位置VPとの間でＡ^*アルゴリズム探索を実行する場合を示す。双曲線DP,DP′によって示されているように、探索方向及び地域は車両位置VPと処理点１０１ａとの間に向けられている。ナビゲーションシステムは、他の迂回経路の第２部分を作るために車両位置VPから処理点１０１ａに向かって経路を探索する。該迂回経路のその第１及び第２の部分を結合させることによって、車両位置VPと目的地Dstとの間の第２の候補経路が得られる。ナビゲーションシステムは、これらの計算された経路を比較して、コスト分析（時間、距離、ドライブ条件、料金など）に基づいて、それらの経路のうちの１つを最適経路として選択する。

図１６ないし図２０は、図３と同じ場合について車両位置VP（出発地点）から目的地Dstへの経路を計算するステップを示す略図である。すなわち、図１６−図２０における湖１１（ディジタイズされていない地域）と道路の配置とは、図３と同じである。この例においてナビゲーションシステムは、経路探索プロセスのために図１１に関して記載された第２実施態様で作成する処理点１０１ａ及び１０１ｂを利用する。

図１６は、ナビゲーションシステムが車両位置VPと処理点１０１ｂとの間でＡ^*アルゴリズム探索を実行する場合を示す。双曲線DP,DP′により示されているように、探索方向及び地域は車両位置VPと処理点１０１ｂとの間に向けられる。ナビゲーションシステムは、探索地域の適切なサイズを確立するために該双曲線の曲がりを調節する。ナビゲーションシステムは車両位置VPから処理点１０１ｂに向かう経路を探索し、迂回経路の一部分として経路Ｒ２がもたらされる。本発明では、探索方向及び地域は車両位置VP及び処理点１０１ｂに関して画定されるので、ナビゲーションシステムは図３における経路Ｒ１ではなくて経路Ｒ２を作る。

図１７は、ナビゲーションシステムが処理点１０１ｂと目的地Dstとの間でＡ^*アルゴリズム探索を実行する場合を示す。双曲線DP,DP′により示されているように、探索方向及び地域は処理点１０１ｂと目的地Dstとの間に向けられる。ナビゲーションシステムは目的地Dstから処理点１０１ｂに向かう経路を探索し、迂回経路の一部分として経路Ｒ３がもたらされる。

図１６及び図１７の経路探索動作の結果として、ナビゲーションシステムは、図１８において点線で示されているように車両位置VPと目的地Dstとの間に計算された経路を作る。この経路は、図１６のプロセスで見出された経路Ｒ２と図１７のプロセスで見出された経路Ｒ３との組み合わせである。図３の在来例で計算された経路より図１８の計算された経路のほうが遥かに効率的である（より短い）ことは明らかである。

図１９は、ナビゲーションシステムが車両位置VPと処理点１０１ａとの間でＡ^*アルゴリズム探索を実行する場合を示す。双曲線DP,DP′により示されているように、探索方向及び地域は車両位置VPと処理点１０１ａとの間に向けられている。ナビゲーションシステムは、車両位置VPから処理点１０１ｂに向かう経路を探索し、他の迂回経路の一部分として経路Ｒ４がもたらされる。

図２０は、ナビゲーションシステムが目的地Dstと処理点１０１ａとの間でＡ^*アルゴリズム探索を実行する場合を示す。双曲線DP,DP′により示されているように、探索方向及び地域は処理点１０１ａと目的地Dstとの間に向けられる。ナビゲーションシステムは目的地Dstから処理点１０１ａに向かう経路を探索し、経路Ｒ４′もたらされる。

図１９及び図２０の経路探索動作の結果として、図２１に点線で示されているようにナビゲーションシステムは車両位置VPと目的地Dstとの間の計算された経路を作る。ナビゲーションシステムは、２つの計算された経路（図１８Ｃ及び図２１）を比較して最も望ましい経路を判定する。ナビゲーションシステムは、距離、高速道路或いは住宅地道路などの道路種類、運転のし易さ等の要素を考慮することができる。この実施例では、ナビゲーションシステムは、距離がより短くてカーブがより少ないＲ２及びＲ３を取る経路を選択する。

図２２は、間に大きなディジタイズされていない地域が存在するときに出発地点（車両位置VP）から目的地への有効な経路を決定するための本発明の動作プロセスを示すフローチャートである。ステップ３０１で、ナビゲーションシステムはユーザーからの経路計算命令と目的地のアドレスとを受け取る。目的地のアドレスは、ユーザーにより各種目的地設定法に基づいて入力されて良く、例えばユーザーが特定の興味ある場所POI(Point of Interest)を選択して目的地アドレスをナビゲーションシステムに入力する。

ナビゲーションシステムは、ステップ３０２で車両現在位置VPと目的地との間に大きなディジタイズされていない地域があるか否か判定する。大きなディジタイズされていない地域の例は、湖、道路の無い山、砂漠、軍事基地、ジャングル、沼地などを含む。地図データでは、その様なディジタイズされていない地域は、その地域の２次元形状、サイズ及び位置を表現するタイプのデータである多角形データによって表される。ナビゲーションシステムは、地図データ内の他のコンポーネントからその様な大きなディジタイズされていない地域を検出することができる。

ナビゲーションシステムは、次に、ステップ３０３で、選択された目的地への経路計算に使用されるべき処理（中間）点を作る。上記のように、ナビゲーションシステムは、図６Ｂに描かれているディジタイズされていない地域の最長線L2の端点である最遠点１７１a，１７１bを求めることによって処理点を取得することができる。なお、ナビゲーションシステムは、図１１に描かれているようにディジタイズされていない地域を囲む長方形の角点１０１a，１０１ｂあるいは１０１ｘ、１０１ｙを処理点とすることができる。このステップで、処理点を見出す他の方法が実行されても良い。

ステップ３０４で、ナビゲーションシステムは、処理点を用いる経路計算が必要か否か判定する。この手続きは、処理点を用いる経路計算が有利か否か評価する。該評価は、出発地点及び目的地の位置に対してのディジタイズされていない地域の具体的な形状、サイズ及び位置に基づく。より具体的には、図６Ｂの例では、その様な判定は、(1)車両位置VPと目的地Dstとを結ぶ直線L1と、ディジタイズされていない地域の最遠点同士を結ぶ最長線L2とが互いに交差するか否か、及び(2)ディジタイズされていない地域の最遠点同士を結ぶ最長線L2が車両位置VP及び目的地を結ぶ直線L1より長いか否か、に基づいて行われる。

条件(1)及び(2)が肯定的であれば、すなわち、交差し、かつ、L2の長さ＞L1の長さであれば、ナビゲーションシステムは、処理点を用いる経路探索が必要であると判定する。処理点を用いる必要はないとナビゲーションシステムが判定した場合には、プロセスはステップ３０７に移り、ここでナビゲーションシステムは標準の経路探索を実行する。その後、ユーザーを目的地へ案内する経路案内動作が行われ、プロセスは終了する。

処理点を用いる経路計算が必要ならば、ステップ３０５で、ナビゲーションシステムは処理点を用いて少なくとも２つのＡ^*アルゴリズム探索を実行する。第１の動作で、Ａ^*アルゴリズム探索は処理点と車両位置VP（出発地点）との間で行われ、これは計算された経路の第１部分を作る。第２の動作で、Ａ^*アルゴリズム探索は処理点と目的地との間で行われ、これは計算された経路の第２部分を作る。その第１部分と第２部分とを結合させることによって、ディジタイズされていない地域を効果的に迂回する計算された経路の全体が確立される。

ステップ３０６で、ナビゲーションシステムは処理点を用いる更なる探索動作が必要か否か確かめる。経路探索計算に用いられるべき別の処理点が存在すれば、ナビゲーションシステムは、上記の手続きによって別の経路を見出すためにステップ３０５に戻る。例えば、ナビゲーションシステムは、既に計算された経路とはほぼ逆の方向の別の経路を探す。その理由は、湖などのディジタイズされていない地域の周りに、１つは時計回り方向で他方は反時計回り方向の２つの迂回経路(候補経路)を作ることが普通は可能であることにある。

最後に、ナビゲーションシステムは、前述のステップで得られた候補経路のうちから最良の経路を選択する。図１６−図２０の例では、ナビゲーションシステムは夫々図１８及び図２１において点線で示されている２つの候補経路を計算した。ナビゲーションシステムはその２つの計算された経路を比較して最良の経路を選択する。最良の経路を選択するための基準は、距離、時間、道路事情（例えば、曲がり、車線の数、上り／下り）、料金などを含む。

前述のように、本発明によれば、出発地点と目的地との間に大きなディジタイズされていない地域が存在するときにもＡ^*アルゴリズム探索に基づいてナビゲーションシステムは目的地への最適経路を見出すことができる。該ナビゲーションシステムは、その大きなディジタイズされていない地域の具体的な形状及びサイズに基づいて中間地点としての処理点を作り、その様な処理点を経路探索動作に用いるべきか否か判定する。処理点を使用する経路探索動作が効果的であると判定されると、ナビゲーションシステムは、出発地点、処理点及び目的地に関してＡ^*アルゴリズム探索動作を実行し、その大きなディジタイズされていない地域を迂回する最適の経路を検出する。

本発明は本書において好ましい実施態様に関して記載されたが、本発明の範囲から逸脱せずに種々の改変及び変更をなし得ることを当業者は容易に理解するであろう。そのような改変及び変更は、添付されている請求項の範囲及びその同等物のうちにあると考えられる。

出発地点及び目的地の両方から探索を開始するＡ^*アルゴリズム探索によって出発地点から目的地への経路を見出す動作の例を示す略図である。 中間に大きな湖が存在するときに出発地点及び目的地の両方からＡ^*アルゴリズム探索によって経路を見出す動作の例を示す略図である。 車両位置と目的地との間に湖があるために車両現在位置から目的地への望ましくない経路が計算される状態を示す略図である。 大きなディジタイズされていない地域が中間に存在する時に出発地点から目的地への効率的経路を計算するための車両ナビゲーションシステムのブロック図である。 車両位置と目的地との間に大きなディジタイズされていない地域が存在するときに車両現在位置から目的地への効率的経路を計算するための本発明の経路決定装置の必須のコンポーネントを示す略図である。 出発地点と目的地との間に湖などの大きなディジタイズされていない地域が存在するときに本発明で経路を決定するステップを示す第１の略図であり、図６Ａは、湖の最長対角線に基づいて処理点を見出すプロセスを示し、図６Ｂは、出発地点と目的地とを結ぶ直線を該対角線が横切るか否か判定するプロセスを示す。 出発地点と目的地との間に湖などの大きなディジタイズされていない地域が存在するときに本発明で経路を決定するステップを示す第２の略図（出発地点と第１処理点との間でＡ^*探索を実行するプロセス）である。 出発地点と目的地との間に湖などの大きなディジタイズされていない地域が存在するときに本発明で経路を決定するステップを示す第３の略図（目的地と第１処理点との間でＡ^*探索を実行するプロセス）である。 出発地点と目的地との間に湖などの大きなディジタイズされていない地域が存在するときに本発明で経路を決定するステップを示す第４の略図（目的地と第２処理点との間でＡ^*探索を実行するプロセス）である。 出発地点と目的地との間に湖などの大きなディジタイズされていない地域が存在するときに本発明で経路を決定するステップを示す第５の略図（出発地点と第２処理点との間でＡ^*探索を実行するプロセス）である。 本発明の他の実施態様において出発地点から目的地への経路を決定するステップを示す第１の略図（湖と接する長方形に基づいて形成された２つの処理点を該ナビゲーションシステムが見出す状態を示す）である。 本発明の他の実施態様において出発地点から目的地への経路を決定するステップを示す第２の略図（出発地点と第１処理点との間でＡ^*探索を実行するプロセス）である。 本発明の他の実施態様において出発地点から目的地への経路を決定するステップを示す第３の略図（目的地と第１処理点との間でＡ^*探索を実行するプロセス）である。 本発明の他の実施態様において出発地点から目的地への経路を決定するステップを示す第４の略図（目的地と第２処理点との間でＡ^*探索を実行するプロセス）である。 本発明の他の実施態様において出発地点から目的地への経路を決定するステップを示す第５の略図（出発地点と第２処理点との間でＡ^*探索を実行するプロセス）である。 図３の実際の道路状態に適用した場合における出発地点から目的地への経路を決定するステップを示す第１の略図（出発地点と第１処理点との間でＡ^*探索を実行するプロセス）である。 図３の実際の道路状態に適用した場合における出発地点から目的地への経路を決定するステップを示す第２の略図（目的地と第１処理点との間でＡ^*探索を実行するプロセス）である。 図３の実際の道路状態に適用した場合における出発地点から目的地への経路を決定するステップを示す第３の略図（第１処理点を用いることによって得られた目的地への計算された経路）である。 図３の実際の道路状態に適用した場合における出発地点から目的地への経路を決定するステップを示す第４の略図（出発地点と第２処理対角点との間でＡ^*探索を実行するプロセス）である。 図３の実際の道路状態に適用した場合における出発地点から目的地への経路を決定するステップを示す第５の略図（目的地と第２処理点との間でＡ^*探索を実行するプロセス）である。 図３の実際の道路状態に適用した場合における出発地点から目的地への経路を決定するステップを示す第６の略図（第２処理点を用いることにより得られた目的地への計算された経路）である。 本発明のナビゲーションシステムにより大きなディジタイズされていない地域を迂回する出発地点から目的地への効率的経路を決定するための動作プロセスを示すフローチャートである。

符号の説明

１１ 非ディジタル領域
３１ 地図記憶媒体
３４ 地図情報メモリー
４７ 経路探索コントローラ
４８ バッファーメモリー
５０ モニター
１７１ａ，１７１ｂ 処理点
VP 車両位置(出発地点)
Dst 目的地

Claims (18)

1. 出発地点から目的地への経路を計算するナビゲーションシステムにおける経路計算方法において、
   該出発地点と該目的地との間に存在する地域であって、地図データによりディジタイズされていない地域を検出する第１ステップ、
   該出発地点と該目的地間の中間地点としての処理点を前記地域の外形に基づいて決定する第２ステップ、
   Ａ^*アルゴリズムによる経路探索処理を行って該出発地点と該処理点間の第１の経路部分を探索する第３ステップ、
   Ａ^*アルゴリズムによる経路探索処理を行って該目的地と該処理点間の第２の経路部分を探索する第４ステップ、
   前記第１の経路部分と第２の経路部分を結合して該出発地点から該目的地に到る経路を作成する第５ステップ、
   を備えたナビゲーションシステムにおける経路計算方法。
2. 前記第１ステップは、地域の外形を表わす多角形データを地図記憶媒体に記憶された地図データより検索することにより行なう、
   ことを特徴とする請求項１記載の経路計算方法。
3. 前記処理点を決定する第２ステップは、前記ディジタイズされていない地域の２つの最も遠い地点を取得し、該地点を前記処理点とする、
   ことを特徴とする請求項１記載の経路計算方法。
4. 前記処理点を決定する第２ステップは、
   各辺が前記ディジタイズされていない地域の最遠点を含む長方形、又は該長方形より所定サイズ大きい長方形を作成するステップ、
   前記長方形の頂点を前記処理点とするステップ、
   を有することを特徴とする請求項１記載の経路計算方法。
5. 該出発地点と該目的地との位置に対する前記ディジタイズされていない地域の位置、該地域の外形、サイズに基づいて、前記処理点を用いて経路探索処理を行う必要があるか否か判定する第６ステップ、
   を更に有することを特徴とする請求項１記載の経路計算方法。
6. 前記第６ステップは、
   該出発地点から該目的地までの直線L1の長さと前記ディジタイズされていない地域の２つの最遠点の間の直線L2の長さとを比較するステップ、
   直線L2の長さが直線L1の長さより大きいとき、前記処理点を用いて経路探索処理を行う必要があると判定するステップ、
   を有することを特徴とする請求項５記載の経路計算方法。
7. 前記第５ステップは、
   該出発地点と該目的地とを結ぶ直線L1と前記ディジタイズされていない地域の２つの最遠点同士を結ぶ直線L2とが互いに交差するか否か判定するステップ、
   前記直線L1の長さと前記直線L2の長さとを比較するステップ、
   前記直線L2と前記直線L1が交差し、該直線L2の長さが該直線L1の長さより大きいとき、前記処理点を用いて経路探索処理を行う必要があると判定するステップ、
   を有することを特徴とする請求項５記載の経路計算方法。
8. ２つの処理点を決定し、各処理点を用いて経路探索処理を行って前記ディジタイズされていない地域を迂回して該出発地点から該目的地に到る２つの経路を作成するステップ、
   を有することを特徴とする請求項１記載の経路計算方法。
9. 前記２つの経路を所定の基準に基づいて比較して一方を該出発地点と該目的地との間の最適経路として選択するステップ、
   を更に有することを特徴とする請求項８記載の経路計算方法。
10. 出発地点から目的地への経路を計算するナビゲーションシステムにおける経路計算装置において、
    該出発地点と該目的地との間に存在する地域であって、地図データによりディジタイズされていない地域を検出する第１の手段、
    該出発地点と該目的地間の中間地点としての処理点を前記地域の外形に基づいて決定する第２の手段、
    Ａ^*アルゴリズムによる経路探索処理を行って該出発地点と該処理点間の第１の経路部分を探索する第３の手段、
    Ａ^*アルゴリズムによる経路探索処理を行って該目的地と該処理点間の第２の経路部分を探索する第４の手段、
    前記第１の経路部分と第２の経路部分を結合して該出発地点から該目的地に到る経路を作成する第５の手段、
    を備えたナビゲーションシステムにおける経路計算装置。
11. 前記第１の手段は、地域の外形を表わす多角形データを地図記憶媒体に記憶された地図データより検索することにより行なう手段、
    を有することを特徴とする請求項１０記載の経路計算装置。
12. 前記第２の手段は、前記ディジタイズされていない地域の２つの最も遠い地点を取得し、該地点を前記処理点とする手段、
    を有することを特徴とする請求項１０記載の経路計算装置。
13. 前記第２の手段は、
    各辺が前記ディジタイズされていない地域の最遠点を含む長方形、又は該長方形より所定サイズ大きい長方形を作成する手段、
    前記長方形の頂点を前記処理点とする手段、
    を有することを特徴とする請求項１０記載の経路計算装置。
14. 該出発地点と該目的地との位置に対する前記ディジタイズされていない地域の位置、該地域の外形、サイズに基づいて、前記処理点を用いて経路探索処理を行う必要があるか否か判定する第５の手段、
    を更に有することを特徴とする請求項１０記載の経路計算装置。
15. 前記第５手段は、
    該出発地点から該目的地までの直線L1の長さと前記ディジタイズされていない地域の２つの最遠点の間の直線L2の長さとを比較する手段、
    直線L2の長さが直線L1の長さより大きいとき、前記処理点を用いて経路探索処理を行う必要があると判定する手段、
    を有することを特徴とする請求項１４記載の経路計算装置。
16. 前記第５手段は、
    該出発地点と該目的地とを結ぶ直線L1と前記ディジタイズされていない地域の２つの最遠点同士を結ぶ直線L2とが互いに交差するか否か判定する手段、
    前記直線L1の長さと前記直線L2の長さとを比較する手段、
    前記直線L2と前記直線L1が交差し、該直線L2の長さが該直線L1の長さより大きいとき、前記処理点を用いて経路探索処理を行う必要があると判定する手段、
    を有することを特徴とする請求項１４記載の経路計算装置。
17. ２つの処理点を決定し、各処理点を用いて経路探索処理を行って前記ディジタイズされていない地域を迂回して該出発地点から該目的地に到る２つの経路を作成する、
    ことを特徴とする請求項１０記載の経路計算装置。
18. 前記２つの経路を所定の基準に基づいて比較して一方を該出発地点と該目的地との間の最適経路として選択する第６の手段、
    を更に有することを特徴とする請求項１７記載の経路計算装置。

Images