JP2011075382A - ナビゲーション装置および経路演算方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】現在地を検出する現在地検出装置と、自車両の駆動エネルギーの残量を検出する電池残量センサと、補給地DB123およびネットワーク地図DB122が記憶されたDVD−ROM106と、ネットワーク地図DB122に含まれる任意のリンクを走行する際の駆動エネルギーの消費量を算出するノード残量算出部138と、現在地から目的地に至る経路を演算する経路探索部137と、自車両の経路誘導を行う経路表示部136とを備え、経路探索部137は、補給地DB123およびネットワーク地図DB122と、電池残量センサにより検出された出発時の残量と、ノード残量算出部138により算出された消費量とに基づいて、残量が所定のしきい値を下回らない経路のうち最少のコストを有する推奨経路を演算する。
【選択図】図2
Description
請求項7に係る発明は、出発時における自車両の駆動エネルギーの残量を設定するエネルギー残量設定工程と、自車両への駆動エネルギーの補給地の位置情報を含む地図情報に基づいて、地図情報に含まれる任意のリンクを走行する際の駆動エネルギーの消費量を算出するエネルギー消費量算出工程と、現在地から目的地に至る経路を演算する経路演算工程とを備え、経路演算工程では、地図情報と、エネルギー残量設定工程により設定された出発時の残量と、エネルギー消費量算出工程により算出された消費量とに基づいて、残量が所定のしきい値を下回らない経路のうち最少のコストを有する推奨経路を演算することを特徴とする経路演算方法である。
図1は、本発明の第1の実施の形態であるナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。ナビゲーション装置100は自車両200に搭載され、自車両200のエネルギー残量を考慮した経路探索および経路誘導を行う。ここで自車両200は、蓄電池に充電された電気エネルギーにより駆動される、いわゆる電気自動車である。従って、第1の実施の形態において、自車両200のエネルギー残量とはすなわち自車両200の蓄電池の残量のことである。
ナビゲーション装置100は、制御回路101、DRAM103、不揮発性メモリ104、ディスクドライブ105、電池残量センサ107、交通情報受信機108、液晶モニタ109、タッチパネル110、および現在地検出装置111を有する。ディスクドライブ105には、DVD−ROM106が装填されている。
図3は、上下限残量設定部132への入力画面を示す図である。ユーザは経路探索に先立って、タッチパネル110によりエネルギー上下限残量設定画面141を呼び出すことが可能である。ユーザはタッチパネル110によりエネルギー残量の下限142、上限143、および目的地でのエネルギー残量の下限144を入力できる。上下限残量設定部132はこれらの入力に基づいて、経路探索におけるエネルギー残量の上限および下限を設定する。
図4は、経路表示部136による経路表示画面の例を示す図である。図4(a)には、経路表示部136が表示する地図上での経路表示画面151を示す。画面151には、現在地152、目的地153、ボタン154、経路探索部137が出力した推奨経路155、経路探索部137が公知の経路探索手法により補給地を考慮せずに出力した経路156、推奨経路155上の補給地157、158、および経路156上の補給地159が表示されている。経路表示部136は画面151を表示用地図DB124に基づいて描画する。画面151において、補給地157、158、159は1〜3の数字により表現されているが、この数字の代わりに補給地の名称を用いてもよい。ユーザがタッチパネル110によりボタン154を押下すると、経路表示部136が液晶モニタ109の表示画面を画面151から図4(b)に示す詳細表示画面161に切り替える。
図5は、経路誘導画面の例を示す図である。経路表示部136は、ナビゲーション装置100による経路誘導が行われているとき、経路誘導画面171を液晶モニタ109へ表示する。この経路誘導画面171では、経由地自動追加部134により推奨経路へ追加された経由地のユーザへの報知が行われる。具体的には、経路表示部136は、画面171上に表示される、自車両172の進行方向を表す矢印173に、経由地を表すマーク174を重ねて表示する。また経路表示部136は、経由地においてエネルギーの補給が必要であることを、吹き出し175によりユーザへ報知すると共に、エネルギー残量の変化量を表す数値を吹き出し175の下部に表示する。
図6は、ネットワーク地図DB122のデータ構造を示す図である。ネットワーク地図DB122には、ノード情報Nが複数格納されている。個々のノード情報Nは、公知のネットワーク地図と同様に、始点ノードIDN1と、接続ノード数N2と、1つ以上の接続ノード情報Lと、から構成される。また個々の接続ノード情報Lは、公知のネットワーク地図と同様に、接続ノードIDL1と、リンク長L2と、所要時間L3と、を含む。
経路探索部137は、経路探索処理において、「候補ノードヒープ」と「確定ノードリスト」という2つのデータ集合を扱う。これらのデータ集合はいずれも、公知のダイクストラ法において用いられるデータ構造にいくつかのデータ項目を追加したものとなっている。
図10は、経路探索処理のフローチャートである。本実施形態における経路探索処理は、公知の経路探索処理において利用されるダイクストラ法のアルゴリズムをベースに、エネルギー残量を考慮した各種の処理を追加したものである。
図11は、ノードエネルギー残量算出処理のフローチャートである。この処理はノード残量算出部138が、特定の到着ノードデータCに対して実行する。この処理の対象となる到着ノードデータCは、到着ノードIDC1、前回ノードIDC2、確定補給地ノードIDC6、直前補給地ノードIDC7、および到達可否フラグC8を除く全ての項目に「N/A」が設定されている。
図12は、ノード到達可否判定処理のフローチャートである。この処理はノード到達可否判定部139が、特定の到着ノードデータCに対して実行する。なお、以下の説明において、上下限残量設定部132により設定されたエネルギー残量の下限を「下限値」という。
図13は、到達候補ノード登録判定処理のフローチャートである。この処理は候補ノード登録判定部140が、特定の到着ノードデータCに対して実行する。
図14は、推奨経路のデータ構造を示す図である。図14に示すように、経路探索部137が出力する推奨経路は、複数の到着ノードデータC(図8)が連なったデータ列Rである。図14に示すデータ列Rは、出発地から目的地の順に、n個の到着ノードデータCが並んでいる。経由地自動追加部134は、データ列Rに含まれる到着ノードデータCについて、先頭から順に確定補給地ノードIDの変化を検索する。経由地自動追加部134は、確定補給地ノードIDが変化しているノードを発見すると、この確定補給地ノードIDをネットワーク地図DB122から検索する。そして、対応する補給地IDL5(図6)を取得し、更にこの補給地IDL5を補給地DB123(図7)から検索する。経由地自動追加部134はこのようにして取得した補給地情報Sに基づき、補給地名称やその他表示に必要な情報を含む経由地のデータを推奨経路に追加する。経路表示部136はこれらのデータに基づいて、図5に示したような経由地の表示を行う。ユーザはこれらの経由地において補給を行い推奨経路上の他の補給地で補給を行わないことにより、補給回数を最少にすることができる。すなわち、経路探索部137は、確定補給地ノードIDという形で、補給を行う最適なタイミングを演算している。そして経路表示部136は上記のような表示を行うことにより、ユーザへ補給を行う最適なタイミングを報知している。
(1)経路探索部137は、ノード残量算出部138に各ノードにおけるエネルギー残量を更新させながら、エネルギー残量が上下限残量設定部132により設定された下限値を下回らない経路のうち最少の到達コストを有する推奨経路を探索する。これにより、エネルギー残量を考慮した経路探索を計算量を抑えつつ行うことができる。
第2の実施の形態に係るナビゲーション装置は、第1の実施の形態に係るナビゲーション装置に加えて、最適な補給地の選択を行う。なお、図1および図2に示す第1の実施の形態と同一の回路および装置には同一の符号を付し、説明を省略する。
(1)経由地自動追加部134は、補給を行うべき補給地を、エネルギー残量に応じた充電時間を考慮して探索する。これにより、充電時間も含めた最短経路を探索することが可能となる。
第1の実施の形態のように、単独で動作するナビゲーション装置だけではなく、経路探索機能を備えたサーバと、そのサーバに接続するクライアントと、から成るナビゲーションシステムへ本発明を適用してもよい。例えば、ナビゲーション装置が図1に示す電池残量センサ107,液晶モニタ109,タッチパネル110,現在地検出装置111、ならびに、図2に示す表示用地図DB124、探索条件設定部131、上下限残量設定部132、目的地設定部133,経路表示部136の各部に加えて、携帯電話網や無線LANなどによりサーバと双方向通信を行う通信装置を備えるように構成する。他方、サーバはナビゲーション装置から現在地、目的地、エネルギー残量、各種の経路探索条件を受信する通信装置と、図2に示すネットワーク地図DB122、補給地DB123、経路探索部137を備えるように構成する。そしてサーバは、経路探索部137が出力した推奨経路を、通信装置を介してナビゲーション装置へ送信する。ナビゲーション装置は通信装置を介して受信した推奨経路を経路表示部136により液晶モニタ109へ表示すればよい。
上述の実施形態ではダイクストラ法に対してエネルギー残量を考慮する各種処理を加えたが、ダイクストラ法以外の経路探索手法に対しても本発明を適用することが可能である。例えば、いわゆるA*探索アルゴリズムについても、上述の実施形態と同様に本発明を適用することができる。
上述の実施形態では、自車両200は電気自動車であり、補給地は充電ステーションであるとしたが、自車両200の駆動エネルギーの形態はこれに限定されない。例えば、ガソリン車とガソリン、水素自動車と水素燃料などであってもよい。
第1の実施の形態において、補給地DB123に格納されているデータのうち、補給燃料の種類S4(図7)は「充電」のみとしたが、補給地DB123は異なる様々な種類の燃料を補給する補給地のデータを含んでいてよい。この場合、経路探索部137は自車両200に関係のない補給地のデータを単純に無視する。例えば、自車両200が電気自動車であれば、経路探索部137は補給燃料の種類S4が「ガソリン」や「水素」であるような補給地を無視する。また、1つの補給地が2種類以上の燃料を供給可能であることを表すため、補給燃料の種類S4へ2種類以上のデータを格納できるよう補給地DB123を構成してもよい。
上下限残量設定部132は、目的地におけるエネルギー残量の下限の設定を行わなくてもよい。すなわち、上下限残量設定画面141(図3)から、目的地におけるエネルギー残量の下限144を削除してもよい。この場合、エネルギー残量の下限142を、目的地におけるエネルギー残量の下限としても用いる。同様に、上下限残量設定部132が、エネルギー残量の上限の設定を行わないようにしてもよい。この場合、経路探索部137は、エネルギー残量の上限を100%として経路探索処理を行う。
上下限残量設定部132は、目的地から目的地に最寄りの補給地までの経路を走行するために必要なエネルギー量を、目的地におけるエネルギー残量の下限として自動的に設定するようにしてもよい。
Claims (7)
- 現在地を検出する現在地検出手段と、
自車両の駆動エネルギーの残量を検出するエネルギー残量検出手段と、
自車両への前記駆動エネルギーの補給地の位置情報を含む地図情報が記憶された記憶手段と、
前記地図情報に基づいて、前記地図情報に含まれる任意のリンクを走行する際の前記駆動エネルギーの消費量を算出するエネルギー消費量算出手段と、
前記現在地から目的地に至る経路を演算する経路演算手段と、
前記経路演算手段による演算の結果に基づいて、自車両の経路誘導を行う経路誘導手段とを備え、
前記経路演算手段は、前記地図情報と、前記エネルギー残量検出手段により検出された出発時の前記残量と、前記エネルギー消費量算出手段により算出された前記消費量とに基づいて、前記残量が所定のしきい値を下回らない経路のうち最少のコストを有する推奨経路を演算することを特徴とするナビゲーション装置。 - 請求項1に記載のナビゲーション装置において、
前記経路誘導手段による経路誘導中に、運転者へ前記駆動エネルギーの補給タイミングを報知する報知手段を更に備え
前記経路演算手段は、前記推奨経路を走行時に通過する前記補給地における補給回数が最も少なくなる補給タイミングを演算し、
前記報知手段は、前記経路演算手段により演算された補給タイミングに基づいて、補給タイミングの報知を行うことを特徴とするナビゲーション装置。 - 請求項2に記載のナビゲーション装置において、
前記経路演算手段は、ダイクストラ法を用いた前記推奨経路の演算において、コストと共に前記残量の最小値および最大値を演算および記憶することを特徴とするナビゲーション装置。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載のナビゲーション装置において、
前記所定のしきい値と前記残量の上限値とを設定する上下限値設定手段を更に備え、
前記経路演算手段は、前記補給地における補給が前記残量を前記上限値まで増加させることを前提として前記推奨経路を演算することを特徴とするナビゲーション装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載のナビゲーション装置において、
前記残量が所定のしきい値を下回らずに前記目的地へ到達可能か否かを判定する到達可否判定手段を更に備えることを特徴とするナビゲーション装置。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載のナビゲーション装置において、
前記目的地における前記残量の下限値を設定する下限値設定手段を更に備え、
前記経路演算手段は、前記目的地における前記残量が前記下限値以上である前記推奨経路を演算することを特徴とするナビゲーション装置。 - 出発時における自車両の駆動エネルギーの残量を設定するエネルギー残量設定工程と、
自車両への前記駆動エネルギーの補給地の位置情報を含む地図情報に基づいて、前記地図情報に含まれる任意のリンクを走行する際の前記駆動エネルギーの消費量を算出するエネルギー消費量算出工程と、
前記現在地から目的地に至る経路を演算する経路演算工程とを備え、
前記経路演算工程では、前記地図情報と、前記エネルギー残量設定工程により設定された出発時の前記残量と、前記エネルギー消費量算出工程により算出された前記消費量とに基づいて、前記残量が所定のしきい値を下回らない経路のうち最少のコストを有する推奨経路を演算することを特徴とする経路演算方法。
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