JP3468109B2 - 経路計算装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、経路計算装置、特
に自車位置から目的地までの最適な移動経路を提示する
ために、最適なリンク選択に必要な正確なリンクコスト
を算出可能な経路計算装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ナビゲーションシステムが普及
し、多くの運転者が利用している。このナビゲーション
システムは、目的地を入力するのみで、現在の自車位置
から前記目的地までの移動経路を算出し提示することが
できるので、ユーザは、見知らぬ土地でも道に迷うこと
なく疲労度の少ない快適かつ効率的な運転及び移動を行
うことができる。

【０００３】通常、自車位置から目的地に到達できる経
路は、複数存在する。ナビゲーション装置は複数存在す
る経路の中から最適な経路を選択してユーザに提示する
必要がある。この時、経路選択は、道路を構成するリン
ク（通常、交差点から次の交差点までを１リンクとい
う）を通過するために必要な仕事量を示すリンクコスト
に基づいて計算を行うダイクストラ法によって行われて
いる。つまり、出発地（自車位置）より各交差点を探索
し、前記リンクコストに基づいて各交差までの最小仕事
量（リンクコストの総和が最小になるもの）を算出し、
自車位置より目的地までの最短経路を見つけだすことに
よって、最も効率よく移動できる道路（リンクの連続）
の選択を行っている。なお、特開平７−１２９８９３号
公報や特開平９−１０１１６９号公報には、交差点の通
過時間等を考慮して実際の走行に近いシュミレーション
を行い最適な経路選択を行う構成が示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来、前記リ
ンクコストは、リンク長（１つのリンクの長さ）と道路
種別係数（県道、国道、バイパス、高速道路等に基づく
重み付け）と車線係数（車線数に基づく重み付け）等と
の積で表現したり、リンクを通過するために必要な旅行
時間（リンク長を所定の平均速度で除した値）で表現し
たりしていた。そのため、従来リンク長の長いものは、
選択されづらくなる傾向があった。しかし、リンク長が
長いものの中には、例えば、バイパス道路等のように、
理想的な平均走行速度を長時間維持できるものがある。
つまり、リンク長や旅行時間が短いリンクよりも長いリ
ンクの方が通過し易く、リンクコストの大きいリンクを
選択した方が実用的である場合がある。すなわち、リン
ク長や旅行時間によるリンクコストが実際の効率とマッ
チングしなくなる。その結果、リンクコストの信頼性が
低下し、最も効率的に走行できるリンク（経路）の選択
ができなくなるという問題がある。

【０００５】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、信頼性の高いリンクコストの
算出を可能とし、そのリンクコストに基づく最適なリン
ク（経路）選択を行うことのできる経路計算装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、第１の発明は、現在位置から目的地までの
道路のリンクを選択し、車両の移動経路を計算する経路
計算装置において、計算対象となるリンクのリンク長に
応じた車速係数を決定する係数決定手段と、前記リンク
のリンク長と道路種別と車速係数とに基づいてリンクコ
ストを算出するコスト算出手段と、算出したリンクコス
トに基づいてリンク選択を行い、現在位置から目的地ま
でのリンクコストの総和が最小になる推奨経路を算出す
る経路算出手段と、を含むことを特徴とする。

【０００７】ここで、前記車速係数は、リンク長が長い
ほどリンクコストを小さくするように設定される。この
構成によれば、リンク長が長く高い平均車速を維持し
て、効率的な走行を行うことのできるバイパス等のリン
クコストが小さくなり、リンク長の短く高い平均速度の
維持が難しい道路のリンクコストが相対的に大きくな
り、実際の走行状態に対応した信頼度の高いリンクコス
トの提供が可能になる。その結果、効率的な走行を行え
るリンク（経路）を適切に選択した経路計算を行うこと
ができる。

【０００８】また、上記目的を達成するために、第２の
発明は、第１の発明において、前記係数決定手段は、所
定長より短い短リンクが連続する場合に、短リンクの連
続数に基づいて、車速係数を決定することを特徴とす
る。

【０００９】ここで、短リンクが連続する場合には、リ
ンクコストが大きくなるように車速係数が決定される。
この構成によれば、短リンクの連続、つまり信号の連続
や一時停止の連続につながるようなリンクを選択する可
能性が低下し、短リンクが連続しない減速や停止の少な
いリンクの選択度が相対的に向上し、実際の走行状態に
対応した信頼度の高いリンクコストの提供が可能にな
る。その結果、短リンクの連続を回避して効率的な走行
を行えるリンク（経路）を適切に選択した経路計算を行
うことができる。

【００１０】また、上記目的を達成するために、第３の
発明は、第１または第２の発明において、前記係数決定
手段は、さらに、対象リンクの車線数を考慮して車速係
数を決定することを特徴とする。

【００１１】この構成によれば、リンク長が長く車線数
が多く、さらに理想的な平均速度の維持を長く行うこと
ができる場合に、リンクコストをさらに小さくし、車線
数が少なくスムーズな走行が難しいリンクのリンクコス
トを相対的に大きくすることができるので、実際の走行
状態に対応した信頼度の高いリンクコストの提供が可能
で、効率的な走行を行えるリンク（経路）を適切に選択
した経路計算を行うことができる。

【００１２】また、上記目的を達成するために、第４の
発明は、第１から第３のいずれかの発明において、前記
係数決定手段は、対象リンクの湾曲率が所定値より大き
い場合に車速係数を下方修正することを特徴とする。

【００１３】ここで、湾曲率は、例えば、リンクの始ま
りと終わりの直線距離と実リンク距離との比によって表
現される。この構成によれば、リンク長が長い場合でも
山道等カーブが大きく理想的な平均車速に到達できな
い、または到達しても短時間しか理想的な平均車速を維
持できない場合は、リンクコストが大きくなるように車
速係数を修正可能なので、実際の走行状態に対応した信
頼性の高いリンクコストの提供が可能で、効率的な走行
を行えるリンク（経路）を適切に選択した経路計算を行
うことができる。

【００１４】また、上記目的を達成するために、第５の
発明は、第１から第４のいずれかの発明において、前記
係数決定手段は、対象リンクの勾配が所定値より大きい
場合に車速係数を下方修正することを特徴とする。

【００１５】ここで、リンクの勾配は、ナビゲーション
装置の有する地図データから取得可能である。この構成
によれば、登り勾配で理想的な平均車速に到達できな
い、または到達しても短時間しか理想的な平均車速を維
持できない場合は、リンクコストが大きくなるように車
速係数を修正可能なので、実際の走行状態に対応した精
度の高いリンクコストの提供が可能で、効率的な走行を
行えるリンクを適切に選択した経路計算を行うことがで
きる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
（以下、実施形態という）を図面に基づき説明する。

【００１７】図１には、本実施形態の経路計算装置を含
むナビゲーションシステム１０の構成概念図が示されて
いる。経路計算装置１２には、ユーザによって、目的地
や車両の走行に関する各種情報を入力する入力部１４や
経路計算の結果や車両の走行に関する情報を表示するた
めの表示部（ディスプレイ）１６と、表示部１６等と連
動して、各種情報をユーザに音声で提供するためのスピ
ーカ１８が接続されている。また、前記経路計算装置１
２には、経路計算や経路案内を行うための道路データや
道路周辺の施設データ等を含む地図情報を記憶した地図
情報記憶部２０や自車の現在位置を特定するための自車
位置特定部２２、経路計算装置１２が過去に計算した経
路に関するデータ等を記憶しておく経路記憶部２４が接
続されている。なお、前記自車位置特定部２２には、Ｇ
ＰＳレシーバ２２ａ、方位センサ２２ｂ、距離センサ２
２ｃ等が接続されている。前記方位センサ２２ｂは地磁
気センサや車輪センサ、ジャイロ等であり、自車位置特
定部２２では、方位センサ２２ｂと距離センサ２２ｃと
により自車の走行軌跡を求め自車の相対位置を求めてい
る。そして、地図情報記憶部２０が有する地図データの
道路形状と、前記走行軌跡とを比較して、通過道路を判
定することにより自車の地図上の位置を求めている。さ
らに、自車位置特定部２２はＧＰＳレシーバ２２ａによ
って得られる自車の絶対位置（緯度、経度）情報と合わ
せて、自車位置をより高精度で特定する。

【００１８】また、前記経路計算装置１２は、自車位置
特定部２２で特定した自車の現在位置から前記入力部１
４から入力された目的地までの最適な移動推奨経路を実
際に算出する経路計算部２６と、算出された推奨経路に
基づいて、ユーザに経路案内を行う経路案内制御部２８
等を含んでいる。なお、前記経路計算部２６に、後述す
る車速係数を決定する係数決定手段やリンクコストを算
出するコスト算出手段、リンクコストの総和が最小にな
るように推奨経路を算出する経路算出手段等が含まれて
いる。また、経路案内は表示部１６及びスピーカ１８を
介して行われる。

【００１９】本実施形態の特徴的事項は、前記経路計算
部２６が推奨経路を算出する際に、使用する各リンクの
リンクコストが当該リンクの特徴に応じて個々に設定さ
れ、実際の走行に対応した効率的な走行を行うことので
きるリンクを選択するところである。

【００２０】図２に示すフローチャートには、リンクコ
ストを設定するための手順が示されている。なお、この
リンクコストの設定処理は、各リンク毎に行われる。ま
ず、経路計算部２６は、設定対象となる単リンクのリン
ク長Ｌiが、所定長さ例えば１３０ｍ以上であるか否か
の判断を行う（Ｓ１００）。もし、リンク長Ｌiが１３
０ｍ以上長い場合、短リンク長（例えば１３０ｍ以下）
のリンクが連続するしていることを示す連続交差点メモ
リをリセットして、連続交差点メモリＲiを『０』（連
続回数０）とする（Ｓ１０１）。続いて、再度リンク長
Ｌiが、所定長さ例えば３００ｍ以上であるか否かの判
断を行う（Ｓ１０２）。もし、リンク長Ｌiが３００ｍ
より短い場合（１３０≦Ｌi＜３００）、そのリンクの
走行は例えば平均車速３０Ｋｍ／ｈで可能であるとし
て、平均車速に基づく重み付けである車速係数ＫｉをＫ
ｉ＝３０に設定する（Ｓ１０３）。そして、対象となる
リンクのリンクコストＣiを算出する。リンクコストＣi
は、以下の式で算出する。

【数１】リンクコストＣi＝Ｌi（リンク長）×Ｓi（道
路種別係数）×１／Ｋｉ（車速係数） ここで、道路種別係数は、県道、国道、バイパス、高速
道路等に基づく重み付けであり、例えば、県道＝１、国
道＝０．８、バイパス＝０．６、高速道路＝０．４等で
ある。

【００２１】一方、（Ｓ１０２）でＬi≧３００ｍの場
合、さらに、リンク長Ｌiが、所定長さ例えば５００ｍ
以上であるか否かの判断を行う（Ｓ１０５）。もし、リ
ンク長Ｌiが５００ｍより短い場合（３００≦Ｌi＜５０
０）、対象リンクが２車線以上の道路であるかの判断を
行う（Ｓ１０６）。リンクが複数車線である場合、その
分スムーズな走行ができると判断できる。そこで車線数
が２以上の場合、そのリンクの走行は例えば平均車速５
０Ｋｍ／ｈで可能であるとして、車速係数Ｋｉ＝５０に
設定する（Ｓ１０７）。一方、車線数が２未満の場合、
つまり、単車線の場合、複数車線の場合よりリンクを走
行できる平均速度は低くなるので、例えば平均車速４０
Ｋｍ／ｈとして、車速係数Ｋｉ＝４０に設定する（Ｓ１
０８）。

【００２２】（Ｓ１０５）において、リンク長Ｌiが、
所定長さ例えば５００ｍ以上である場合、前述と同様
に、対象リンクが２車線以上の道路であるかの判断を行
い（Ｓ１０９）、車線が単車線の場合、例えば平均車速
５０Ｋｍ／ｈとして、車速係数Ｋｉ＝５０に設定する
（Ｓ１１０）。また、車線数が２以上の場合、そのリン
クの走行は例えば平均車速６０Ｋｍ／ｈで可能であると
して、車速係数Ｋｉ＝６０に設定する（Ｓ１１１）。な
お、前述した平均車速は、リンクの制限速度等の交通法
規によって制限を受ける。

【００２３】（Ｓ１０７）、または（Ｓ１０８）、また
は（Ｓ１１０）、または（Ｓ１１１）で車速係数が決定
した場合、（Ｓ１０４）に移行して、リンクコストの算
出をＣi＝Ｌi×Ｓi×１／Ｋｉで算出してもよいが、各
リンクは、大きく湾曲（カーブ）したり勾配（傾斜角）
が大きかったりするためリンク長さのみで、車速係数Ｋ
ｉを決定すると、所定の平均車速に到達できずに、リン
クコストの算出に誤差を生じてしまう。そこで、リンク
の形状により車速係数Ｋｉの修正を行うことが好ましい
（Ｓ１１２）。

【００２４】前記修正の手順を図３のフローチャートに
示す。まず、経路計算部２６は、地図情報記憶部２０か
ら計算対象になっているリンクＬｉの両端のノードＮ
（ｉ）とＮ（ｉ−１）の座標（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）と
（Ｘｉ−１，Ｙｉ−１，Ｚｉ−１）を取得する（Ｓ２０
０）。続いて、ノードＮ（ｉ）とＮ（ｉ−１）の直線距
離ｄｉを算出する（Ｓ２０１）。そして、計算対象のリ
ンクＬｉの湾曲の大きさを認識する。すなわち、直線距
離ｄｉの定数倍、例えば１．５倍より実際のリンク長さ
Ｌｉが長いか否かの判断を行う（Ｓ２０２）。もし、
１．５×ｄｉ≧Ｌｉの場合、リンクＬｉの湾曲は平均速
度を著しく低下させる程大きくないと判断することがで
きる。そのため、続いて、計算対象のリンクＬｉの勾配
（傾斜角）を認識する。つまり、リンクＬｉの勾配は、
両端のノードＮ（ｉ）とＮ（ｉ−１）の座標（Ｘｉ，Ｙ
ｉ，Ｚｉ）と（Ｘｉ−１，Ｙｉ−１，Ｚｉ−１）から算
出することができる。そこで、リンクＬｉの傾斜角αｉ
が所定の傾斜角、例えば５％より大きいか否かの判断を
行う（Ｓ２０３）。もし、傾斜角αｉ≦５％の場合、リ
ンクＬｉの傾斜角αｉは平均速度を著しく低下させる程
大きくないと判断することができる。すなわち、計算対
象のリンクＬｉはほぼ直線で、ほぼ平坦なリンクである
と判断することができる。従って、（Ｓ１０７）、また
は（Ｓ１０８）、または（Ｓ１１０）、または（Ｓ１１
１）で決定した車速係数が適切であると判断して、先に
決定した車速係数Ｋｉを修正することなく確定する（Ｓ
２０４）。

【００２５】また、（Ｓ２０３）で、傾斜角αｉ＞５％
の場合、リンクＬｉの傾斜角αｉは平均速度を著しく低
下させる可能性がある。すなわち、計算対象のリンクＬ
ｉはほぼ直線であるが、勾配が激しいリンクであると判
断することができる。従って、（Ｓ１０７）、または
（Ｓ１０８）、または（Ｓ１１０）、または（Ｓ１１
１）で決定した車速係数に対応する平均車速を維持する
ことが困難であると判断して、車速係数Ｋｉを下方修正
する。この場合、平均車速を低下させる要因は、リンク
の勾配のみであるため、例えば、車速係数Ｋｉ＝Ｋｉ−
１０の修正を行う（Ｓ２０５）。

【００２６】一方、（Ｓ２０２）で、１．５×ｄｉ＜Ｌ
ｉの場合、リンクＬｉの湾曲は平均速度を著しく低下さ
せる可能性があると判断することができる。続いて、前
述と同様に計算対象のリンクＬｉの勾配（傾斜角）を認
識する。つまり、リンクＬｉの傾斜角αｉが所定の傾斜
角、例えば５％より大きいか否かの判断を行う（Ｓ２０
６）。もし、傾斜角αｉ≦５％の場合、リンクＬｉの傾
斜角αｉは平均速度を著しく低下させる程大きくないと
判断することができる。すなわち、計算対象のリンクＬ
ｉは大きく湾曲（カーブ）しているが、ほぼ平坦なリン
クであると判断することができる。従って、（Ｓ１０
７）、または（Ｓ１０８）、または（Ｓ１１０）、また
は（Ｓ１１１）で決定した車速係数に対応する平均車速
を維持することが困難であると判断して、車速係数Ｋｉ
を下方修正する。この場合、平均車速を低下させる要因
は、リンクの湾曲（カーブ）のみであるため、例えば、
車速係数Ｋｉ＝Ｋｉ−１０の修正を行う（Ｓ２０７）。

【００２７】また、（Ｓ２０６）で、傾斜角αｉ＞５％
の場合、リンクＬｉの傾斜角αｉは平均速度を著しく低
下させる可能性がある。すなわち、計算対象のリンクＬ
ｉは大きく湾曲（カーブ）し、さらに、勾配が激しいリ
ンクであると判断することができる。従って、（Ｓ１０
７）、または（Ｓ１０８）、または（Ｓ１１０）、また
は（Ｓ１１１）で決定した車速係数に対応する平均車速
を維持することがさらに困難であると判断して、車速係
数Ｋｉをさらに大きく下方修正する。この場合、平均車
速を低下させる要因は、リンクの湾曲（カーブ）と勾配
の両方であるため、例えば、車速係数Ｋｉ＝Ｋｉ−２０
の修正を行う（Ｓ２０８）。（Ｓ２０４）、または（Ｓ
２０５）、または（Ｓ２０７）、または（Ｓ２０８）で
車速係数Ｋｉの修正が終了したら、図２の（Ｓ１０４）
に戻って、経路計算部２６は、リンクコストの算出を行
う。

【００２８】このように、リンクＬｉの形状に応じて、
車速係数Ｋｉを修正することにより、さらに正確なリン
クコストの算出を行うことができる。

【００２９】一方、（Ｓ１００）で、計算対象のリンク
Ｌｉのリンク長がＬｉ＜１３０の場合、計算対象のリン
クＬｉが短リンク長であると判断し、連続交差点メモリ
ＲｉをＲ（ｉ−１）＋１に設置する（Ｓ１１３）。つま
り、短リンクが存在することが経路計算部２６に記録さ
れる。そして、経路計算部２６は、連続交差点メモリが
Ｒｉ≧２であるか否かの判断を行う（Ｓ１１４）。も
し、Ｒｉ＜２の場合、つまり、１３０ｍ以上のリンクか
ら１３０ｍ未満のリンクに突入した場合、そのリンクに
おいては平均車速はあまり低下しないものと判断して、
（Ｓ１０３）に移行し、そのリンクの走行は例えば平均
車速３０Ｋｍ／ｈが可能であるとして、車速係数Ｋｉ＝
３０に設定し、（Ｓ１０４）において、リンクコストの
算出を行う。また、Ｒｉ≧２の場合、さらに、Ｒｉ≧４
であるか否かの判断を行う（Ｓ１１５）。Ｒｉ＜４であ
る場合、つまり、短リンクが２〜３本連続した場合、交
差点の信号等によって、車両は減速停止や発進を短周期
で数回繰り返すため、車両の平均車速は低下する。そこ
で、そのリンクの走行は、例えば平均車速２０Ｋｍ／ｈ
になるとして、車速係数Ｋｉ＝２０に設定し（Ｓ１１
６）、（Ｓ１０４）において、リンクコストの算出を行
う。

【００３０】また、Ｒｉ≧４である場合、つまり、短リ
ンクが４本以上連続した場合、交差点の信号等によっ
て、減速停止や発進をさらに短周期で繰り返すため、車
両の平均車速は低下する。そこで、そのリンクの走行
は、例えば平均車速１０Ｋｍ／ｈになるとして、車速係
数Ｋｉ＝１０に設定し（Ｓ１１７）、（Ｓ１０４）にお
いて、リンクコストの算出を行う。

【００３１】このように、リンクの形状（長さ、湾曲、
傾斜）、連続関係等を考慮して、車速係数Ｋｉを決定す
ることにより、実際の走行によりマッチングした高い信
頼性のリンクコストを算出することができる。リンクコ
ストが算出されたら、経路計算部２６は前述したよう
に、ダイクストラ法により自車位置よりリンクコストの
総和が最小になるリンクを順次選択するが、この時に、
信号が連続するような道路の選択を避け、交差点の少な
い複数車線のバイパス等の選択を確実に行うことが可能
になり、最も効率よく移動できる道路（リンクの連続）
により、経路案内制御部２８は、ユーザに対して経路案
内を行うことが可能になる。

【００３２】なお、本本実施形態の説明に用いたリンク
長さや車線数、連続交差点メモリ等の判定基準の数値
や、各判定結果に基づく平均速度や車速係数は、任意で
あり、適宜変更可能である。また、リンク長さや車線
数、連続交差点メモリ等の判断ステップをより詳細に分
割することも可能である。この場合、より細かい車速係
数の設定が可能になり、さらに信頼性の高いリンクコス
トを提供することができる。

【００３３】また、経路計算部２６で計算したリンクの
湾曲（カーブ）や傾斜角のデータは、リンク毎に地図情
報記憶部２０や経路記憶部２４等に記憶可能である。こ
の場合、図３に示すフローチャートの処理における計算
を簡略化することができるので、経路計算をより短時間
で行うことができる。

【００３４】さらに、本実施形態においては、車速係数
をリンクコストの計算に利用した例を示しているが、目
的地までの到着予想時間の算出に利用することも可能で
あり、情報提供機能を向上させることが可能になる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、経路計算装置におい
て、信頼性の高いリンクコストの算出を可能とし、この
リンクコストに基づいて適切なリンク、つまり最適な経
路選択を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態の経路計算装置を含むナビ
ゲーションシステムの構成概念図である。

【図２】 本発明の実施形態の経路計算装置において、
リンクコストを設定する手順を説明するフローチャート
である。

【図３】 本発明の実施形態の経路計算装置において、
リンク形状による車速係数の修正を説明するフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１０ ナビゲーションシステム、１２ 経路計算装置、
１４ 入力部、１６表示部、１８ スピーカ、２０ 地
図情報記憶部、２２ 自車位置特定部、２２ａ ＧＰＳ
レシーバ、２２ｂ 方位センサ、２２ｃ 距離センサ、
２４ 経路記憶部、２６ 経路計算部、２８ 経路案内
制御部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 21/00 - 21/36 G08G 1/0969 G09B 29/00 - 29/10

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現在位置から目的地までの道路のリンク
   を選択し、車両の移動経路を計算する経路計算装置にお
   いて、 計算対象となるリンクのリンク長に応じた車速係数を決
   定する係数決定手段と、 前記リンクのリンク長と道路種別と車速係数とに基づい
   てリンクコストを算出するコスト算出手段と、 算出したリンクコストに基づいてリンク選択を行い、現
   在位置から目的地までのリンクコストの総和が最小にな
   る推奨経路を算出する経路算出手段と、 を含むことを特徴とする経路計算装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、 前記係数決定手段は、 所定長より短い短リンクが連続する場合に、短リンクの
   連続数に基づいて、車速係数を決定することを特徴とす
   る経路計算装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の装置にお
   いて、 前記係数決定手段は、 さらに、対象リンクの車線数を考慮して車速係数を決定
   することを特徴とする経路計算装置。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３のいずれかに記載
   の装置において、 前記係数決定手段は、 対象リンクの湾曲率が所定値より大きい場合に車速係数
   を下方修正することを特徴とする経路計算装置。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項４のいずれかに記載
   の装置において、 前記係数決定手段は、 対象リンクの勾配が所定値より大きい場合に車速係数を
   下方修正することを特徴とする経路計算装置。