JP2011038794A - 経路探索装置、経路探索方法、コンピュータプログラム及び地図データベース - Google Patents

経路探索装置、経路探索方法、コンピュータプログラム及び地図データベース Download PDF

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Abstract

【課題】 車線変更の負担を軽減した推奨経路を探索することができる経路探索装置を提供する。
【解決手段】 本発明は、出発地点から目的地点までの推奨経路をリンクコストに基づいて探索する経路探索装置2に関する。この経路探索装置2は、複数車線の区間に含まれるリンクL1,L2に対して、その複数車線の区間において車線変更を行うのに必要な車線変更用コストを設定し、設定された車線変更用コストをリンクコストに含めて推奨経路を探索する。
【選択図】 図2

Description

本発明は、出発地点から目的地点までの経路の中から、車線変更に代表される運転負担がなるべく少ない推奨経路を探索することができる経路探索装置、経路探索方法及びこれらを実行するためのコンピュータプログラム、並びに、その探索処理に用いる地図データベースに関する。
自車両を出発地点から目的地点まで誘導する経路探索装置(例えば、車載ナビゲーション装置)は既に周知である。この経路探索装置は、出発地点から目的地点までの最適経路を所定の経路探索ロジックを用いて演算し、この演算結果である最適経路を、ディスプレイやスピーカ等の出力装置を介して画像や音声で搭乗者に案内するものである。
かかる最適経路の探索手法は、例えば、リンクコストが最小となる最適経路を特定の経路探索ロジックによって算出するのが一般的であり、この経路探索ロジックとしては、例えばダイクストラ法やポテンシャル法が利用される(特許文献1参照)。
特開平7−103777号公報
都市部の一般道路や高速道路では、片側方向の車線が複数の道路が含まれている。このような複数車線の区間を走行中にナビゲーション装置から右折や左折の指示が出されたとしても、右左折が禁止或いは困難な車線を走行している場合には、自車両が交差点に到達するまでに車線変更が間に合わず、指示通りの経路を走行できないことがある。
また、例えば、初心者、高齢者及び女性等の車両運転が比較的上手くないドライバの場合には、そもそも走行中の車線変更自体を嫌がる傾向があるので、なるべく車線変更が少なくて済む経路を案内するのが好ましい。
しかしながら、上記従来の経路探索装置では、リンクコストの構成要素として、旅行時間、距離、料金及び道路種別等が含まれているが、目的地点に到達するまでに必要な車線変更に関するコストは含まれていないので、車線変更の負担がなるべく軽減されるような推奨経路を探索することができなかった。
本発明は、このような問題点に鑑み、車線変更の負担を軽減した推奨経路を探索することができる経路探索装置等を提供することを目的とする。
(1) 本発明の経路探索装置は、出発地点から目的地点までの推奨経路をリンクコストに基づいて探索する経路探索装置であって、複数車線の区間に含まれるリンクに対して、その複数車線の区間において車線変更を行うのに必要な車線変更用コストを設定するコスト設定手段と、設定された前記車線変更用コストを前記リンクコストに含めて前記推奨経路を探索する探索手段と、を備えていることを特徴とする。
本発明の経路探索装置によれば、前記コスト設定手段が、複数車線の区間に含まれるリンクに対して、その複数車線の区間において車線変更を行うのに必要な車線変更用コストを設定し、前記探索手段が、設定された車線変更用コストをリンクコストに含めて推奨経路を探索するので、車線変更の負担を軽減した推奨経路を探索することができる。
このため、探索された推奨経路を、例えば車載のディスプレイやスピーカ等の出力装置を通じてユーザ(車両の搭乗者)に提供するようにすれば、そのユーザに対して車線変更の負担が少ない快適な走行ルートを事前に案内することができる。
(2) 本発明の経路探索装置において、前記コスト設定手段は、例えば、車線変更が可能な区間の距離(区間距離)、その区間の速度(区間速度)、その区間の渋滞度のうちの少なくとも1つに基づいて、前記車線変更用コストを設定することができる。
(3) また、 前記コスト設定手段は、自車両の車種に対応して前記車線変更用コストを設定することもできる。
その理由は、車線変更に伴うドライバの負担である車線変更用コストは、経験則上、上記各パラメータの変動に伴って変化するので、当該各パラメータの変動に対応したコスト設定が可能となるからである。
(4) 例えば、区間距離に関しては、前記コスト設定手段において、車線変更が可能な区間の距離が長いほど、車線変更が容易なので、前記車線変更用コストを小さく設定するようにすればよい。
(5) また、区間速度に関しては、前記コスト設定手段において、車線変更が可能な区間の速度が当該車線変更に適した速度範囲内の場合には、前記車線変更用コストを小さく設定するようにすればよい。
(6) 本発明のコンピュータプログラムは、本発明の経路探索装置が行う探索処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、当該経路探索装置と同様の作用効果を奏する。
(7) また、本発明の経路探索方法は、本発明の経路探索装置が行う探索方法であって、当該経路探索装置と同様の作用効果を奏する。
(8) 本発明の地図データベースは、出発地点から目的地点までの推奨経路をリンクコストに基づいて探索する経路探索処理に用いる地図データベースであって、複数車線の道路についてその車線ごとに設定された複数のリンクと、前記リンクとその終点に接続する前記リンクの組み合わせの数だけコスト値が設定され、その終点に接続する前記リンクへの移動が車線変更を伴う場合の前記コスト値が非ゼロ値になっている車線変更用コストと、を含むことを特徴とする。
本発明の地図データベースによれば、上記車線変更用コストが、リンクとその終点に接続するリンクの組み合わせの数だけリンクコストとしてのコスト値が設定されており、その終点に接続するリンクへの移動が車線変更を伴う場合のコスト値が非ゼロ値になっているので、当該地図データベースに設定されたリンクコストに基づいて、従前の経路探索ロジック(ダイクストラ法やポテンシャル法)による探索処理を実行すれば、車線変更の負担を軽減した推奨経路を探索することができる。
(9) 本発明の地図データベースにおいて、車線変更が可能な車線に対応するリンク(以下、「可能リンク」ということがある。)については、車両が、その可能リンクの下流の同一車線に対応するリンクと、その可能リンクの下流の異なる車線に対応するリンクのいずれにも向かう可能性があるので、これらのリンクの双方に接続する必要がある。
これに対して、車線変更が不可能な車線に対応するリンク(以下、「不可能リンク」ということがある。)については、そもそも車線変更ができないことから、車両が、その不可能リンクの下流の異なる車線に対応するリンクに向かう可能性がないので、このリンクに接続する必要がない。
そこで、本発明の地図データベースにおいて、車線変更が不可能な車線に対応する前記リンク(不可能リンク)については、当該リンクの下流の同一車線に対応する前記リンクにのみ接続されていることが好ましい。
かかる地図データベースによれば、不可能リンクがその下流の同一車線に対応するリンクにのみ接続されているので、不可能リンクをその下流の全リンクと接続する場合に比べて、リンクのネットワーク構造を簡素化できるという利点がある。
(10) もっとも、本発明の地図データベースにおいて、不可能リンクについても、当該リンクの下流の同一車線に対応する第1のリンクと、当該リンクの下流の異なる車線に対応する1又は複数の第2のリンクとに接続することにしてもよい。
この場合、不可能リンクから第2のリンクに進入する車線変更用コストのコスト値を十分に大きい値に設定することにより、その第2のリンクに繋がる推奨経路が求まりにくくなるため、当該第2リンクへの車線変更を実質的に不可能にすることができる。
(11) また、本発明の地図データベースは、センターラインがない双方向道路に対応する複数のリンクと、前記双方向道路に対応するリンクほど前記リンクコストとしてのコスト値が大きくなるように設定されたセンターライン用コストと、を更に含むものであってもよい。
この場合、上記センターライン用コストは、双方向道路に対応するリンクほどリンクコストとしてのコスト値が大きくなっているので、当該地図データベースに設定されたリンクコストに基づいて、従前の経路探索ロジック(ダイクストラ法やポテンシャル法)による探索処理を実行すれば、車線変更の負担だけでなく、片側1車線の双方向道路における走行負担を軽減した推奨経路を探索することができる。
以上の通り、本発明によれば、複数車線の区間に含まれるリンクに対して、車線変更を行うのに必要な車線変更用コストを設定し、設定された車線変更用コストをリンクコストに含めて推奨経路を探索するようにしたので、車線変更の負担を軽減した推奨経路を探索することができる。
ナビゲーションシステムの全体構成を示す概略構成図である。 ナビゲーションシステムの機能ブロック図である。 ナビゲーションシステムによる経路探索処理のフローチャートである。 複数車線の道路とリンクの対応関係を示す図であり、(a)は交差点手前の道路区間の平面図、(b)はその道路区間に対応するリンクの接続図である。 (a)は区間距離と車両速度によって車線変更用コストを設定する場合の設定テーブルであり、(b)は区間距離と渋滞度によって車線変更用コストを設定する場合の設定テーブルである。 車種によって車線変更用コストを設定する場合の設定テーブルである。 複数車線の区間に対応するリンクの接続構造の一例を示す接続図である。 複数車線の区間に対応するリンクの接続構造の別例を示す接続図である。
〔システムの全体構成〕
図1は、本発明の経路検索装置を有するナビゲーションシステムの全体構成を示す概略構成図であり、図2は、同システムの機能ブロック図である。
図1及び図2に示すように、本実施形態のナビゲーションシステム1は、サーバ装置2と、複数の車両3にそれぞれ搭載された車載装置4とから構成されている。
なお、本明細書において、「車両」とは、自動車、原動機付き自転車、軽車両及びトロリーバス等のことをいう。また、「車載装置」とは、車両に搭載されており、その搭乗者に対して目的地までの経路を案内するいわゆるナビゲーション装置のことをいう。
このナビゲーションシステム1は、予め入会登録された会員(ユーザ)の車両3自体をセンサとして、各車両3からサーバ装置2が情報収集し、メンバー間で相互に情報提供し合って運用することにより、サーバ装置2が各会員に対して有用な交通情報を提供するようにしたものである。
従って、本システム1によれば、通常のVICS(登録商標:Vehicle Information and Communication System)情報とともに、このVICS情報に含まれていないより詳細かつ動的な交通情報を、各会員の車両3に提供することができる。
本システム1のサーバ装置2は、専用の通信回線を介して交通情報センタ5に接続されており、必要に応じてVICS情報を交通情報センタ5から入手している。また、サーバ装置2は、インターネット網6を通じて携帯電話機8の無線基地局7と双方向で通信可能である。
各車両3の車両装置4は、搭乗者の携帯端末である携帯電話機8を介して、無線基地局7と双方向で通信可能であり、無線基地局7は上記インターネット網8に接続されている。このため、各車両3の車両装置4は、ほぼリアルタイムでサーバ装置2に対して情報を送受信可能となっている。
各車両3の車載装置4は、GPS(Global Positioning System )アンテナと、GPS受信機と、道路地図データベースと、入力デバイスと、ディスプレイ及びスピーカ等よりなる出力装置とを備えており、GPS受信機で検出した現在位置をディスプレイの画面上に表示できるようになっている。
また、車載装置4は、入力デバイスで入力された所定の旅行条件に基づいて、旅行ルートを演算可能なルート演算装置(図示せず)を備えている。
車載装置4に入力可能な旅行条件としては、出発地点(現在地点を含む。)や目的地点のほか、経由地や優先経路(一般道路優先又は有料道路優先や、距離優先又は道幅優先)等がある。ルート演算装置のメモリには、入力される情報や自身で演算した旅行ルートに加えて、サーバ装置2から提供されたルート探索情報を保存することもできる。
なお、本実施形態の車載装置4は、ETC対応であり、有料道路の料金所等に設置されたETC路側処理装置と無線による路車間通信を行うことができる。
〔サーバ装置の内部構成〕
図2に示すように、サーバ装置2は、ワークステーション等よりなる処理コンピュータ11と、この処理コンピュータ11に接続された通信インターフェースよりなる第1及び第2通信部12,13と、各種データベース14〜16とから構成されている。
第1通信部12は、専用回線で交通情報センタ5に接続されている。また、第2通信部13は、インターネット網6を介して前記無線基地局7に接続され、この無線基地局7と車両3の搭乗者の携帯電話機8との間の無線通信を通じて、車載装置4との間で情報の送受信を行う。
〔会員データベース〕
各データベース14〜16のうち、会員データベース14には、当該システム1に参加する登録会員の識別情報が保存されている。
処理コンピュータ11は、会員データベース14に記録されている特定の登録会員から受信した入力情報(出発地点及び目的地点等)に基づいて、後述する経路探索処理を実行する。また、会員データベース14には、特定の登録会員が車両3の走行中に車線変更を行う場合の「車線変更用コスト」を特定するための、設定テーブルが記録されている。
図5は、上記設定テーブルの一例を示す表であり、図5(a)は、区間距離Lと区間速度Vによって車線変更用コストを設定する場合の設定テーブルである。
また、図5(b)は、区間距離Lと渋滞度によって車線変更用コストを設定する場合の設定テーブルである。
図5において、「○」は車線変更が比較的容易でコストが小さいことを示し、「△」は車線変更が通常の困難度でありコストが中程度であることを示し、「×」は車線変更が困難でありコストが大きいことを示している。
また、図5に示す閾値a,bは、車線変更が可能な区間の距離(区間距離)Lの範囲を区分する閾値であり、図5に示すs,tは、車線変更が可能な区間の速度(区間速度)Vの範囲を区分する閾値である。
これらの閾値と車両変更用コストの値は、ユーザの嗜好に応じて任意に設定可能であり、登録会員がサーバ装置2宛てにデータ送信することにより予め設定することができる。閾値の数値例としては、例えば、a=500m、b=50m、s=80km/h、t=10km/hに設定することができる。
図5(a)及び(b)に示すように、区間距離Lに関しては、それが長いほど車線変更用コストが小さく設定される。その理由は、一般に区間距離Lが長ければ長いほど、車線変更が行い易いからである。
一方、図5(b)に示すように、区間速度Vに関しては、その区間速度Vが車線変更に適した速度範囲内(図5(a)ではs≧V>tの範囲)の場合には、車線変更用コストが小さく設定される。その理由は、区間速度Vが大き過ぎる場合には、区間が渋滞していなくても車線変更がし難く、逆に、区間速度Vが小さ過ぎる場合には、区間が渋滞していて車線変更がし難いからである。
また、図5(b)に示すように、渋滞度に関しては、一般に、区間の渋滞度が大きいほど車線変更がし難いので、車線変更用コストが大きくなる。
なお、図5に示すように、必ずしも2つのパラメータ(区間距離Lと区間速度V又は区間距離Lと渋滞度)の変動に基づいて2次元的に車線変更用コストを設定するだけでなく、区間距離L、区間速度V及び渋滞度のパラメータのうちの少なくとも1つに基づいて車両変更コストを設定することにしてもよい。
図6は、前記設定テーブルの別例を示す表であり、車種によって車線変更用コストを設定する場合の設定テーブルである。
図6に示すように、自車両が軽自動車である場合には、小回りがきいて車線変更が比較的し易いと考えられるので、車両変更用コストが小(○)に設定されている。これに対して、普通乗用車の場合には、車両変更用コストが中程度(△)に設定されている。また、普通ワゴン車や大型車の場合には、後方の視界が悪いため車両変更用コストが大(×)に設定されている。
更に、会員データベース14には、特定の登録会員がセンターラインのない片側1車線の双方向道路を走行する場合の「センターライン用コスト」の算出要素となる、コスト係数δが記録されている。
このコスト係数δは、片側1車線の双方向道路を走行する際の走行負担(困難度)を示す指標であり、例えば、センターライン無しの場合は「2」、センターライン有りの場合は「1」、中央分離帯有りの場合は「0」というように設定される。
このコスト係数δの値についても、ユーザの嗜好に応じて任意に設定可能であり、登録会員がサーバ装置2宛てにデータ送信することにより予め設定することができる。
なお、本明細書において、「センターライン有り」とは、片側1車線の双方向道路が道路センターに着色したセンターラインで区画されている場合のことをいい、「中央分離帯有り」とは、片側1車線の双方向道路が道路センターから突出する中央分離帯で区画されている場合のことをいう。また、「センターライン無し」とは、上記センターラインと中央分離帯がいずれも設けられていない場合のことをいう。
〔交通情報データベース〕
交通情報データベース15には、第1通信部12が受信した交通情報センタ5からのVICS情報が保存される。このVICS情報は、処理コンピュータ11がセンタ5からのVICS情報を抽出するごとに更新され、ほぼ最新の情報が保持される。
また、交通情報データベース15には、特定の登録会員から受信したリンク番号、リンク進入時刻、リンク退出時刻、リンク旅行時間等よりなる交通情報(プローブ情報)も保存される。
この場合、車載装置4は、所定時間毎(例えば、0.1秒毎)又は所定距離毎(例えば、5m毎)に位置を検出しており、各リンクについて、検出位置がリンクの始端の位置を通過(一致)した時刻をリンク進入時刻とし、検出位置がリンクの終端の位置を通過(一致)した時刻をリンク退出時刻とし、リンク退出時刻とリンク進入時刻との差をリンク旅行時間として算出する。
更に、交通情報データベース15には、高速道路等の有料道路の料金情報17が含まれている。
この料金情報17は、例えばNEXCOが公表している各IC間の通行料金テーブルよりなり、この通行料金テーブルは、深夜割引、通勤割引及び早朝夜間割等の割引制度ごとに定められた複数のテーブルよりなる。
〔地図データベース〕
地図データベース16には道路地図データが記録されており、この道路地図データには「交差点データ」と「リンクデータ」とが含まれている。
このうち、「交差点データ」は、交差点IDと交差点位置とを対応付けたデータである。また、「リンクデータ」は、特定リンクのリンクIDに対して、次の情報1)〜4)を対応付けたデータよりなる。
1) 特定リンクの始点・終点・補間点の位置
2) 特定リンクの始点に接続するリンクID
3) 特定リンクの終点に接続するリンクID
4) 特定リンクのリンクコスト
図4は、複数車線の道路とリンクの対応関係を示す図である。すなわち、図4(a)は交差点手前の道路の平面図であり、図4(b)はその道路区間に対応するリンクの接続図である。
図4に示すように、本実施形態のリンクデータは、実際の道路形状及び車線状況に対応したネットワークを構成するため、複数車線の道路ついてその車線ごとにリンクを設定したネットワークデータとなっている。
具体的には、複数車線の道路に関して、車線変更が不可能な区間のリンク(図4(b)の実線:不可能リンク)L1には、「車線変更不可」の属性が設定されており、車線変更が可能な区間のリンク(図4(b)の破線:不可能リンク)L2には、「車線変更可」の属性が設定されている。
なお、車線変更が不可能な区間には、法規制によって車線変更が禁止されている区間(黄色ラインの区間)と、道路面から突出した障害物によって物理的に車線変更できない区間との双方が含まれる。
上記各リンクL1,L2は、交差点及び分岐地点のノードにおいて、車両3が実際に進行可能な方向のリンクと接続されている。
すなわち、可能リンクL2については、車両3が、その可能リンクL2の下流の同一車線に対応するリンク(第1のリンク)だけでなく、その可能リンクL2の下流の異なる車線に対応するリンク(第2のリンク)にも向かう可能性があるので、これらの第1及び第2のリンクの双方に接続されている。
他方、不可能リンクL1については、そもそも車線変更ができないので、車両3が、その不可能リンクL1の下流の異なる車線に対応するリンク(第2のリンク)に接続する必要がない。従って、不可能リンクL1の場合には、その下流の同一車線に対応するリンク(第1のリンク)にのみ接続されている。
このように、本実施形態の地図データベース16によれば、不可能リンクL1がその下流の同一車線に対応するリンク(第1のリンク)にのみ接続されているので、不可能リンクL1をその下流の全リンクと接続する場合に比べてリンクのネットワーク構造が簡素化され、必要なデータ数を低減することができる。
なお、本実施形態の地図データベース16において、必ずしも各車線と1対1対応で不可能リンクL1を設定する必要はなく、例えば、交差点の手前で複数列の右折車線や直進車線になっている場合については、退出側での進行方向が同じである複数の不可能リンクL1を、その退出可能な方向ごとに1つのリンクに纏めることにしてもよい。
更に、可能リンクL2については、必ずしも車線ごとにリンクを設定する必要はなく、複数車線の単一リンクとして設定することもできる。この場合には、単一リンクの可能リンクL2に対して「総車線数」を設定することにより、可能リンクL2と車線とを対応付けることができる。
また、リンクデータには、複数車線の道路区間に関する車線変更の属性に加えて、次の属性も設定されている。
(a) 可能リンクL2の総車線数
(b) 道路の幅員
(c) 平均速度
(d) 制限速度
(e) 渋滞状況
(f) 片側1車線の双方向道路のセンターライン及び中央分離帯の有無
上記属性(a)〜(f)のうち、区間の平均速度及び渋滞状況については、交通情報データベース15のVICS情報やプローブ情報に基づいて設定される。従って、これらの各情報が更新される度に、リンクデータに含まれる各リンクの平均速度及び渋滞状況も更新される。
また、地図データベース16には、地図上の各道路に対応するリンクが一般道路か有料道路かの道路種別も含まれている。
一方、リンクコストは、例えば、特定リンクとその終点に接続するリンクの組み合わせの数だけ用意されており、特定リンクの始点に進入してから当該特定リンクの終点を退出し、次に接続するリンクの始点に進入するまでに要するリンク旅行時間を含んでいる。
すなわち、リンクコストには、特定リンクの始点から終点までを走行するのに要するリンク通過時間と、その特定リンクの終点から次のリンクの始点までを走行するのに要する時間コスト、つまり、交差点通過に要する交差点通過時間とが含まれる。
上記リンク旅行時間は、平日、土曜、日曜及び祝日といった日種別ごとに、現時点から1日先までの5分毎のデータが用意されており、この5分毎のデータは、交通情報データベース15のVICS情報や、特定会員から受信したプローブ情報に基づいて作成される。
なお、本実施形態の地図データベース16では、リンク旅行時間だけでなく、車線ごとのリンクL1,L2についての車線変更用コストや、センターラインのない双方向道路のリンクについてのセンターライン用コストも上記リンクコストに含めて設定されるが、その設定方法については後述する。
〔処理コンピュータの構成及び機能〕
図2に示すように、処理コンピュータ11は、HDDやメモリ等よりなる記憶装置18と、この記憶装置18から各種のコンピュータプログラムを読み出して実行する演算装置19とを含んでいる。
このコンピュータプログラムのうちの1つは、車両3が出発地点から目的地点まで走行する場合の推奨経路の探索が可能なプログラムであり、このプログラムには、具体的にはダイクストラ法やポテンシャル法による経路探索ロジックが含まれている。
すなわち、本実施形態の演算装置19は、上記経路探索ロジックを含むプログラムを実行することにより、出発地点から目的地点までのリンクコストの累計が最小となる経路(推奨経路)を探索する。
ここで、ダイクストラ法では、探索開始リンクから始まるリンクのツリーを構成していくに当たって、あるリンクから複数のリンクに枝分かれする場合に、各枝のリンクの経路コスト(探索開始リンクから当該リンクに至るリンクコストの総和)の大小を比較し、この経路コストの小さい順に並べ変えて、経路コストの小さいリンクからさらに探索を続けて行くという方法を採用している。
従って、最初に探索終了リンクに到達すれば、その時点で探索終了リンクに到達する最小コストの経路が決定される。リンクコストの小さいリンクから順に探索を行うので、真先に探索終了リンクに到達した経路がそのまま最小コストの経路となるからである。
一方、ポテンシャル法では、あるリンクから複数のリンクに枝分かれする場合に、各枝のリンクの経路コストの大小の比較をせずに、すべてのリンクを同等に扱い、各枝のリンクからさらに探索を続けていくという方法を採用している。
従って、最初に探索終了リンクに到達しても、その時点では、他の経路を通って探索終了リンクに到達する可能性が残されているため、ネットワークにあるすべてのリンクを探索し終わった時点で初めて、探索終了リンクに到達する最小コストの経路が決定される。
そして、処理コンピュータ11の演算装置19は、上記ダイクストラ法やポテンシャル法による経路探索ロジックを実行するに当たり、複数車線の区間に含まれるリンクL1,L2に対して、その複数車線の区間において車線変更を行うのに必要な「車線変更用コスト」を設定し、この車線変更用コストを、地図データベース16においてリンクデータを構成するリンクコストに含めることにより、車線変更の負担を軽減した推奨経路の探索処理が可能となっている。
また、処理コンピュータ11の演算装置19は、片側1車線の双方向道路のリンクについて「センターライン用コスト」を設定し、このコストについても、地図データベース16においてリンクデータを構成するリンクコストに含めることにより、車線変更の負担だけでなく、双方向道路での走行負担を軽減した推奨経路の探索処理が可能となっている。
以下、図3を参照しつつ、上記処理コンピュータ11による経路探索処理の内容を、より詳細に説明する。
〔経路探索処理の内容〕
図3は、本システム1を利用した経路探索処理のフローチャートである。
図3に示すように、まず、車両3の搭乗者が車載装置4に対して出発地点と目的地点の設定を行う(ステップS1)。この場合、出発地点の設定がない場合には、車両3の現在位置が出発地点となる。
上記出発地点と目的地点は、携帯電話機8を通じてサーバ装置2に送信され、処理コンピュータ11によって経路探索処理が行われる。
サーバ装置2の処理コンピュータ11(具体的には、演算装置19)は、出発地点に最も近いリンク又はノードを探索開始リンクとし、目的地点に最も近いリンクを探索終了リンクとして、前記リンクデータの中から、探索開始リンクから探索終了リンクまでを含むネットワークデータを、地図データベース16から取得する(ステップS2)。
次に、処理コンピュータ11は、取得したネットワークデータに対して前記経路探索ロジックを実行する(ステップS3)。
具体的には、処理コンピュータ11は、探索開始リンクから探索終了リンクに至るリンクを順次加算してリンクのツリーを構成して行き、探索終了リンクに至るツリーの中で次の式で定義されるリンクコストの累計が最も少ない経路をダイクストラ法又はポテンシャル法による経路探索ロジックにより求めて、推奨経路を特定する(ステップS4)。
リンクコスト= (a×リンク旅行時間)
+(b×リンクの距離)
+(c×道路種別)
+(d×通行料金)
+(e×交差点通過時間)
+(f×車線変更用コスト)
+(g×センターライン用コスト)
ただし、a〜gはルート計算種別及びユーザごとに設定可能な係数である。
〔車線変更用コストの設定方法の具体例〕
図7は、地図データベース16における複数車線の区間に対応するリンクの接続構造の一例を示す接続図である。
図7において、実線のリンクは、車線変更が不能な「不可能リンクL1」であり、破線のリンクは、車線変更が可能な「可能リンクL2」である。また、n1〜n10はリンクL1,L2の接続点(ノード)を示している。
以下、図7を参照しつつ、複数車線の区間が存在する場合に、その区間の車線ごとに設定されたリンクに対する車線変更用コストの設定方法の具体例を説明する。なお、図7では、複数車線の道路について、車線ごとにリンクl(小文字のエル)1〜l13が設定されているものとする。
図7に示すリンクl1〜l13のうち、リンクl1,l2,l5,l6,l9,l10,l11,l12,l13は、車線変更できない不可能リンクL1であるから、これらのリンクの終点に接続するリンクは1つであり、リンクコストは1つしかない。
これに対して、リンクl3,l4,l7,l8は、車線変更できる可能リンクL2であるから、それらのリンクの終点に接続するリンクは2つあり、関連するリンクコストも2つある。
例えば、リンクl1については、リンクl1の終点(ノードn3)に接続するリンクはリンクl3のみなので、リンクコストは1つしかなく、リンクl3については、リンクl3の終点(ノードn5)に接続するリンクはリンクl5,l6の2つあるので、リンクコストが2つある。
そして、本実施形態では、車線変更用コストをリンクコストに1対1に対応させているので、車線変更用コストについても、リンクl1,l2,l5,l6,l9,l10,l11,l12,l13の場合には1つであり、リンクl3,l4,l7,l8については2つあることになる。
そこで、処理コンピュータ11は、リンクl1,l2,l5,l6,l9,l10,l11,l12,l13については、車線変更できない不可能リンクL1であることから、車線変更用コストのコスト値Cとして「0」を設定し、このコスト値Cを地図データベース16に記録する。
他方、処理コンピュータ11は、リンクl3,l4,l7,l8については、車線変更を行わない方の車線変更用コスト(リンクl3の場合はリンクl5に接続するリンクコスト)のコスト値Cとして「0」を設定し、車線変更を行う方の車線変更用コスト(リンクl3の場合はリンクl6に接続するリンクコスト)のコスト値Cとして、前記設定テーブル(図5及び図6)に基づいて算出した非ゼロの値(リンクl3の場合はC=12)を設定し、これらのコスト値Cを地図データベース16に記録する。
ここで、図7の例では、リンクl3,l4において、車線変更を行う方の車線変更用コストのコスト値Cはともに12であり、リンクl7,l8の車線変更を行う方の車線変更用コストのコスト値Cはともに15になっている。
従って、前記したリンクコストの合計式における、「リンク旅行時間」、「リンクの距離」、「道路種別」、「通行料金」、「交差点通過時間」及び「センターラインコスト」が、リンクl3,l4,l7,l8において同じであるとすると、リンクl3,l4において車線変更を行う場合のリンクコストが、リンクl7,l8において車線変更を行う場合のリンクコストよりも小さくなり、リンクl7で車線変更を行う経路が選択されず、リンクl3で車線変更を行う経路が選択されることになる。
このように、複数車線の1つの道路区間(図7のノードn1〜ノードn9の区間)に、車線変更が可能なリンクが複数(図7の例ではリンクl3とリンクl7)含まれていても、処理コンピュータ11は、車線変更用コストを含むリンクコストの累計が最小となる経路を探索するので、当該道路区間において車線変更を1回行う場合を想定すると、当該道路区間に含まれる複数の可能リンクL2(図7のリンクl3とリンクl7)うちで、車線変更用コストが最も小さいリンク(図7のリンクl3)で車線変更が行われる経路が推奨経路として選択されることになる。
もっとも、この場合、図7のリンクl3とリンクl7における車線変更用コストのコスト値Cが、他のコスト値に比べて非常に大きい場合には、これら双方のリンクl3,l7において車線変更を行わない経路が選択されることもあり得る。
〔センターライン用コストの設定方法〕
一方、処理コンピュータ11は、リンクのツリーを構成していくに当たり、片側1車線の双方向道路の区間が含まれている場合には、この区間に含まれるリンクについて、次式に基づいて「センターライン用コスト」を求め、このコスト値をリンクコストに含めて地図データベース16に記録し、そのセンターライン用コストを含むリンクコストに基づいて経路探索処理を実行する。
センターライン用コスト=コスト係数δ×道路幅員×区間速度
ここで、コスト係数δは、前記した通り、特定の登録会員によって会員データベース14に予め設定される値であり、例えば、センターライン無しの場合は「2」、センターライン有りの場合は「1」、中央分離帯有りの場合は「0」となる。
また、道路幅員については、広い場合には「小」、狭い場合には「大」に設定され、区間速度については、これが速い場合には「大」、遅い場合には「小」に設定される。
そして、処理コンピュータ11は、上記のようにして特定した推奨経路を、通信部13を通じて車載装置4に送信する(ステップS5)。
車載装置4は、サーバ装置2から上記推奨経路を受信すると、ディスプレイやスピーカ等の出力装置を介して、推奨経路とこの経路に関連するルート内容を搭乗者に提供する(ステップS6)。
なお、この場合に、出力装置によって搭乗者に提供する推奨経路の情報としては、例えば次のものを含めることができる。
ア) 出発地点から目的地点までの走行経路と走行時間
イ) 車線変更が必要な区間
ウ) 上記イ)の区間において車線変更をすべき位置
エ) センターラインなしの双方向道路の区間
オ) 有料道路を使用する場合にはその通行料金
上記の情報提供を受けた車両3の搭乗者は、自身の判断で推奨経路を選択するか否かを判断する(ステップS7)。
そして、搭乗者が推奨経路を選択する場合には、車両3がその推奨経路に沿って走行し、目的地点に到着することになる(ステップS8)。
〔サーバ装置の効果〕
本実施形態のサーバ装置(経路探索装置)2によれば、複数車線の区間に含まれるリンクL1,L2に対して、車線変更を行うのに必要な車線変更用コストを設定し、設定された車線変更用コストをリンクコストに含めて推奨経路を探索するので、車線変更の負担を軽減した推奨経路を探索することができる。
このため、探索された推奨経路を、車載のディスプレイやスピーカ等の出力装置を通じてユーザ(車両の搭乗者)に提供することにより、そのユーザに対して車線変更の負担が少ない快適な走行ルートを事前に案内することができる。
また、本実施形態のサーバ装置(経路探索装置)2によれば、センターラインがない双方向道路のリンクほど大きいコストとなるセンターライン用コストを設定し、設定されたセンターライン用コストをリンクコストに含めて推奨経路を探索するので、車線変更の負担だけでなく、片側1車線の双方向道路における走行負担を軽減した推奨経路を探索することもできる。
更に、本実施形態のサーバ装置(経路探索装置)2によれば、地図データベース16に設定される車線変更用コストが、リンクL1,L2とその終点に接続するリンクL1,L2の組み合わせの数だけ、リンクコストとしてのコスト値Cが設定されており、その終点に接続するリンクL1,L2への移動が車線変更を伴う場合のコスト値Cが非ゼロ値になっているので、地図データベース16に設定されたリンクコストに基づいて、従前の経路探索ロジック(ダイクストラ法やポテンシャル法)による探索処理を実行するだけで、車線変更の負担を軽減した推奨経路を探索することができる。
〔車線変更用コストの設定方法の変形例〕
図8は、地図データベース16における複数車線の区間に対応するリンクの接続構造の別例を示す接続図である。
図8の接続構造が図7の接続構造と異なる点は、車線変更の可能・不可能に拘わらず、ある車線に対応するリンクL1,L2から、このリンクL1,L2の下流にある全ての車線に対応するリンクL1,L2に対して、接続関係を設定している点にある。
すなわち、図8に示す接続構造では、複数車線の区間に含まれるリンクl1〜l13のうち、車線変更が可能なリンクl3,l4,l7,l8だけでなく、車線変更が不能なリンクl1,l2,l5,l6,l9,l10,l11,l12,l13についても、当該リンクの下流の同一車線に対応する1つのリンクと、当該リンクの下流の異なる車線に対応する1つのリンク(異なる車線が2つ以上ある場合は複数のリンク)の双方に接続されており、関連するリンクコストも2つある。
例えば、図8において、リンクl1は、車線変更できない不可能リンクL1であるが、リンクl1の終点(ノードn2)において、リンクl3とリンクl4の双方に接続されており、それらのリンクl3,l4に対するリンクコストも2つ設定される。
不可能リンクL1であるその他のリンクl2,l5,l6,l9,l10、l11,l12,l13についても同様である。
そして、この変形例では、処理コンピュータ11は、不可能リンクL1であるリンクl1,l2,l5,l6,l9,l10,l11,l12,l13については、当該リンクとその終端に接続するリンクへの移動が車線変更を伴わない場合には、車線変更用コストのコスト値Cとして「0」を設定し、車線変更を伴う場合には、車線変更用コストのコスト値Cとして、コスト値Cとして採り得る値の最大値(例えば、C=9999)を設定し、それらのコスト値Cを地図データベース16に記録する。
このように、不可能リンクL1(図8では、リンクl1,l2,l5,l6,l9,l10,l11,l12,l13)から、当該リンクの下流の異なる車線に対応するリンクに進入する車線変更用コストのコスト値Cを、例えば採り得る値の最大値等よりなる、十分に大きい値に設定するようにすれば、不可能リンクL1の下流側での接続数を特に限定しなくても、異なる車線のリンクに繋がる推奨経路が求まりにくくなるため、当該異なる車線のリンクへの車線変更を実質的に不可能にすることができる。
なお、図8の変形例においても、可能リンクL2(リンクl3,l4,l7,l8)に対するコスト値Cの設定方法は、図7の場合と同様である。
すなわち、処理コンピュータ11は、リンクl3,l4,l7,l8については、車線変更を行わない方の車線変更用コスト(リンクl3の場合はリンクl5に接続するリンクコスト)のコスト値Cとして「0」を設定し、車線変更を行う方の車線変更用コスト(リンクl3の場合はリンクl6に接続するリンクコスト)のコスト値Cとして、前記設定テーブル(図5及び図6)に基づいて算出した非ゼロの値(リンクl3の場合はC=12)を設定し、これらのコスト値Cを地図データベース16に記録する。
〔その他の変形例〕
今回開示した各実施形態は本発明の例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、上記実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲とその構成と均等な範囲でのすべての変更が含まれる。
例えば、上記実施形態では、会員データベース14の設定テーブル(図5及び図6)に基づいて車線変更用コストを算出し、この算出した車線変更用コストを地図データベース16のリンクコストに含めて設定しているが、デフォルト値として予め設定した車線変更用コストを、地図データベース16に固定的に記憶させることにしてもよい。
この場合でも、上記デフォルト値に掛ける係数(前記したリンクコストの合計式における「車線変更用コスト」に掛ける係数f)の値を、経路探索の際に会員データベース14から取得し、その係数fを上記デフォルト値に掛けて算出したコスト値をリンクコストに含めるようにすれば、会員ごとに異なる車線変更用コストを含むリンクコストを設定することができる。
従って、本明細書において、「車線変更用コスト」とは、ユーザごとに算出されるコスト値或いは固定のデフォルト値として地図データベース16に記録されるコスト値のことだけでなく、その地図データベース16から取得するコスト値に、ユーザごとに異なる所定の係数fを掛けて算出した値についても、「車線変更用コスト」の概念に含まれる。
上記実施形態では、サーバ装置2と車載装置4の間の無線通信を、携帯電話機8を通じて行っているが、この無線通信は、例えば、光ビーコン、無線LAN、DSRC(Dedicated Short Range Communication )等の比較的エリアの狭い路車間通信で行うこともできる。
また、上記実施形態では処理コンピュータ11が経路探索を実行しているが、各車両3に搭載された車載装置4が独自に当該経路探索を行うことにしてもよい。すなわち、本発明の経路探索装置は、車載装置4の演算装置に組み込むことも可能である。
更に、上記実施形態では、サーバ装置2と複数の車載装置4とからなるナビゲーションシステム1を例示しているが、当該システム1の構成要素は車載装置4以外のものであってもよい。例えば、サーバ装置2とインターネット通信可能な携帯電話機やノートPC等の端末装置を、上記ナビゲーションシステム1の構成要素とすることもできる。
この場合、出発地点や目的地点の設定作業をWEBサイトの入力画面を通じてユーザが行うことにより、その地点情報をサーバ装置2に送信させることができる。
1 ナビゲーションシステム
2 サーバ装置(経路探索装置)
3 車両
4 車載装置
5 交通情報センタ
6 イーサネット網
7 無線基地局
8 携帯電話機
11 処理コンピュータ(コスト設定手段、探索手段)
12 第1通信部
13 第2通信部
14 会員データベース
15 交通情報データベース
16 地図データベース
17 料金情報
18 記憶装置
19 演算装置
L1 不可能リンク
L2 可能リンク

Claims (11)

  1. 出発地点から目的地点までの推奨経路をリンクコストに基づいて探索する経路探索装置であって、
    複数車線の区間に含まれるリンクに対して、その複数車線の区間において車線変更を行うのに必要な車線変更用コストを設定するコスト設定手段と、
    設定された前記車線変更用コストを前記リンクコストに含めて前記推奨経路を探索する探索手段と、
    を備えていることを特徴とする経路探索装置。
  2. 前記コスト設定手段は、車線変更が可能な区間の距離、その区間の速度、その区間の渋滞度のうちの少なくとも1つに基づいて、前記車線変更用コストを設定する請求項1に記載の経路探索装置。
  3. 前記コスト設定手段は、自車両の車種に対応して前記車線変更用コストを設定する請求項1又は2に記載の経路探索装置。
  4. 前記コスト設定手段は、車線変更が可能な区間の距離が長いほど前記車線変更用コストを小さく設定する請求項2に記載の経路探索装置。
  5. 前記コスト設定手段は、車線変更が可能な区間の速度が当該車線変更に適した速度範囲内の場合には、前記車線変更用コストを小さく設定する請求項2又は4に記載の経路探索装置。
  6. 出発地点から目的地点までの推奨経路をリンクコストに基づいて探索する探索処理を、コンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
    複数車線の区間に含まれるリンクに対して、その複数車線の区間において車線変更を行うのに必要な車線変更用コストを設定するステップと、
    設定された前記車線変更用コストを前記リンクコストに含めて前記推奨経路を探索するステップと、
    を含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
  7. 出発地点から目的地点までの推奨経路をリンクコストに基づいて探索する経路探索方法であって、
    複数車線の区間に含まれるリンクに対して、その複数車線の区間において車線変更を行うのに必要な車線変更用コストを設定し、設定された前記車線変更用コストを前記リンクコストに含めて前記推奨経路を探索することを特徴とする経路探索方法。
  8. 出発地点から目的地点までの推奨経路をリンクコストに基づいて探索する経路探索処理に用いる地図データベースであって、
    複数車線の道路についてその車線ごとに設定された複数のリンクと、
    前記リンクとその終点に接続する前記リンクの組み合わせの数だけ前記リンクコストとしてのコスト値が設定され、その終点に接続する前記リンクへの移動が車線変更を伴う場合の前記コスト値が非ゼロ値になっている車線変更用コストと、
    を含むことを特徴とする地図データベース。
  9. 車線変更が不可能な車線に対応する前記リンクが、当該リンクの下流の同一車線に対応する前記リンクにのみ接続されている請求項8に記載の地図データベース。
  10. 車線変更が不可能な車線に対応する前記リンクが、当該リンクの下流の同一車線に対応する第1のリンクと、当該リンクの下流の異なる車線に対応する1又は複数の第2のリンクとに接続されており、当該リンクから前記第2のリンクに進入する前記車線変更用コストのコスト値が十分に大きい値に設定されている請求項8に記載の地図データベース。
  11. センターラインがない双方向道路に対応する複数のリンクと、
    前記双方向道路に対応するリンクほど前記リンクコストとしてのコスト値が大きくなるように設定されたセンターライン用コストと、を更に含む請求項8〜10のいずれか1項に記載の地図データベース。
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