JP4063178B2 - 車両用経路探索装置 - Google Patents

Description

本発明は、ユーザが要望する目的地への経路探索を行い、ユーザに対して探索した経路を案内する車両用経路探索装置に関するものである。

ナビゲーションシステムでは、経路探索機能にて現在位置からユーザが要望する目的地までの経路探索を行い、ユーザに対して探索した経路を提供するという経路案内を行っている。ナビゲーションシステムにおける経路探索は、基本的に、ダイクラストラ法に基づいて実行され、道路中に設定されるノードやリンク（セグメント）にコスト値を設定しておき、現在位置から目的地までの様々な経路のコスト計算を行い、コスト値が最小値となる経路が最適経路として選択されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１３−３３０４５９号公報

図１１（ａ）、（ｂ）に、道路案内をディスプレイ表示した場合の例を示す。図１１（ａ）、（ｂ）に示された経路は、現在走行中の道路から他の道路に進入したのち早急にさらに他の道路に退出しなければならないような例を示している。

これらの図に示されるように、上記したダイクストラ法に基づく経路探索によると、例えば最短経路が選択されることになるため、上記図１１（ａ）、（ｂ）に示されるような経路が選択されうる。

しかしながら、現在走行中の道路から他の道路に進入した後、早急にさらに他の道路に退出しなければならいような場合、ドライバが早急に対処することができず、案内された経路通りに走行できない可能性がある。特に、進入地点から退出地点までに多数の車線変更を行わなければならないような場合、案内された経路通りに走行するのが困難である。従って、図１２の実線で示されるように、単に距離が短いものを選択するのではなく、ドライバが対処できる余裕を考慮し、破線で示したような経路を提供する方が好ましい。

本発明は上記点に鑑みて、ドライバが早急に対処困難な経路案内を行わないようにすることで、ドライバがより簡単に走行可能な経路を案内することができる車両用経路探索装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、地図データ上の第１の地点から第２の地点まで車両が走行する経路の案内を行う車両用経路探索装置において、記録媒体に記憶された地図データを入力する地図データ入力部（１６）と、地図データに基づいて第１の地点から第２の地点までの経路検索を行うとともに、検索した経路の案内を行う制御部（２０）とを備え、制御部は、地図データに基づいて車両が道路に進入する進入地点と道路から退出する退出地点までの距離（Ｄ）を求める距離算出部を有し、距離算出部により求められた進入地点から退出地点までの距離が所定値より小さい場合には、退出地点から車両が退出する経路内のリンクを退出禁止リンクとして、該退出禁止リンクを経路検索対象から外して経路の案内を行い、さらに、地図データ入力部は、地図データと共に退出禁止が規定されている道路の情報を入力するようになっており、制御部は、進入地点および退出地点が含まれる道路が退出禁止と規定されている道路である場合にのみ、退出禁止リンクを経路検索対象から外して経路の案内を行うことを特徴としている。

このように、進入地点から退出地点までの距離が所定値より小さい場合には、退出地点から退出する経路内のリンクを退出禁止リンクとし、該退出禁止リンクを経路検索対象から外して経路の案内を行うようにしている。これにより、ドライバが早急に対処困難な経路案内を行わないようにすることができ、ドライバがより簡単に走行可能な経路を案内することができる。
そして、地図データ入力部に地図データと共に退出禁止が規定されている道路の情報を入力しておけば、進入地点および退出地点が含まれる道路が退出禁止と規定されている道路である場合にのみ、退出禁止リンクを経路検索対象から外して経路の案内を行うことができる。

請求項２に記載の発明では、制御部は、地図データに基づいて進入地点における道路への進入方向と退出地点における退出方向とが逆の場合にのみ、退出禁止リンクを経路検索対象から外して経路の案内を行うようになっていることを特徴としている。
このように進入方向と退出方向が逆の場合には、車線変更等が必要になり、ドライバが早急に対処することが困難である。このため、このような場合に請求項１に記載の発明を適用することが好ましい。

また、請求項３に示すように、地図データに基づいて道路の種類を特定し、道路が特定道路である場合にのみ、退出禁止リンクを経路検索対象から外して経路の案内を行うことも可能である。
さらに、請求項４に示すように、地図データに基づいて道路の車線数を認識し、道路の車線が複数車線である場合にのみ、退出禁止リンクをを経路検索対象から外して経路の案内を行うことも可能である。
また、請求項５に示すように、地図データに基づいて道路の車線数と道幅の少なくとも一方を認識し、道路の車線数と道幅の少なくとも一方に応じて所定値の大きさを変更することも可能である。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
本発明の一実施形態を適用した車両用経路探索装置としての車載用ナビゲーションシステムのブロック構成を図１に示す。

車載用ナビゲーションシステム１は、位置検出器１１、地図データ記憶部１６、表示装置１７、操作スイッチ群１８、外部メモリ１９、およびこれらに接続された制御回路２０を備えている。

位置検出器１１は、いずれも周知の地磁気センサ１２、ジャイロスコープ１３、車輪速度センサ１４および衛星からの電波に基づいて車両の位置を検出するＧＰＳのためのＧＰＳ受信機１５を有し、これらのセンサ等１２〜１５での検出信号を現在位置情報として制御回路２０に出力する。センサ等１２〜１５は各々が性質の異なる誤差を持っているため、複数のセンサそれぞれが互いに他のセンサを補完する役割を担っている。
なお、各センサ等１２〜１５の精度によっては、センサ等１２〜１５のうちの一部によって位置検出装置１１を構成してもよく、また、図示しないステアリングの回転センサや各駆動輪の車輪速センサ等を追加して位置検出装置１１を構成してもよい。

地図データ記憶部（地図データ入力部）１６は、位置検出精度を向上するためのいわゆるマップマッチングデータ、ノードやリンク（セグメント）等の地図データを含む各種データを記憶し、これらのデータを制御部２０に入力するものである。この地図データ記憶部１６には、データ量に応じて、一般的にはＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤまたはハードディスクドライブなどが採用されるが、メモリカードなど他の媒体も適用可能である。

表示装置１７は、表示画面を有するカラー表示器および音声を出力できるスピーカを有して構成されている。この表示装置１７は、制御回路２０から入力される映像信号に応じて当該映像をカラー表示器の表示画面に表示させるとともに、制御回路２０から入力される音声信号に応じて当該音声をスピーカから出力させるようになっている。カラー表示装置としては、例えば、ＣＲＴや液晶ディスプレイあるいはプラズマディスプレイ等を用いることができる。

操作スイッチ群１８は、表示装置２０における表示画面の周囲に設けられた複数の押しボタンスイッチ（メカニカルスイッチ）、当該表示画面に重ねて設けられたタッチパネル等の入力スイッチからなる。この操作スイッチ群１８により、ユーザによる押しボタンスイッチのオンオフやタッチパネルの操作に基づくスイッチ信号が制御回路２０に出力されるようになっている。

外部メモリ１９は、制御回路２０の内部とは別に設けられる記憶部で、ＲＯＭあるいはＲＡＭなどから構成され、各種のデータやプログラムなどが記憶されるようになっている。

制御回路２０は、通常のコンピュータで構成されており、その内部にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、およびこれらの構成を接続するバスラインが備えられている。制御回路２０のＣＰＵは、ＲＯＭから読み出した車載用ナビゲーションシステム１の動作のためのプログラムを実行し、ＲＡＭ、地図データ記憶部１６および外部メモリ１９に記憶された各種データに基づいて地図情報表示および音声案内のための処理を行う。その実行の際には、ＣＰＵは、Ｉ／Ｏを介して位置検出器１１、地図データ記憶部１６、操作スイッチ群１８、外部メモリ１９から必要な情報（信号）を受け取り、上記プログラムに従って各種演算を行ったり、現在位置情報や目的地情報等の各種情報のＲＡＭへの書き込みを行ったりして、表示装置２０から地図表示や音声案内を行っている。

より具体的には、制御回路２０のＣＰＵは、車載用ナビゲーションシステム１が起動するとき、ＲＯＭからブートプログラム、オペレーティングシステム（以下、ＯＳと記す）等を読み出して実行する。このＯＳ上で動作するプログラムとしては、メニュープログラム、地図表示プログラム、セットアッププログラムおよびその他のプログラムがある。

メニュープログラムは、ＯＳ上で動作する各種プログラムをそのプログラムの機能や目的別に階層的にメニュー表示させるとともに、そのメニュー表示されたもののうちユーザに選択されたプログラムの実行を開始させる。なお、メニュー表示は、表示装置２０の表示画面に当該メニューの画像データを出力することで行われ、また、ユーザの選択は、タッチパネル等で構成された操作スイッチ群１８に対する選択操作（カーソル移動、確定ボタンのオン等）によって行われる。

地図表示プログラムは、位置検出器１１から入力された現在位置情報に基づく車両現在位置マークと、地図データ記憶部１６より読み出した地図データを重ねてその表示画面に表示させる。

セットアッププログラムは、操作スイッチ群１８により各種基本設定を行うもので、例えば、地図スケール変更時の表示設定において、地図スケールの変更前と変更後の画像を一度に切り替える設定などを実行するようになっている。

このような構成において、ナビゲーションシステム１の制御回路２０は、地図データ記憶部１６より読み出した地図データと位置検出器１１から入力された現在位置情報に基づき、地図上に車両現在位置マークを重ねて表示装置２０の表示画面に表示させる地図表示機能を有している。

以上のように構成される車載用ナビゲーションシステムが実行する処理の詳細について説明する。図２に、制御部２０が実行する経路案内処理のフローチャートを示すと共に、図３に、経路案内処理における経路探索処理のフローチャートを示し、これらの図に基づいて説明する。

図２に示される経路探索処理は、車載用ナビゲーションシステムが起動されると常に実行される。まず、ステップ１００では、目的地入力があったか否かが判定される。この処理では、乗員が操作スイッチ群１８を用いて目的地設定を行った場合には、その目的地情報が制御部２０内のＲＡＭに記憶されるようになっていることから、目的地情報が記憶されている場合にはＹＥＳと判定されるようになっている。そして、このステップでＹＥＳと判定されればステップ１１０に進み、ＮＯと判定されれば目的地入力が成されるまで待機状態となる。

ステップ１１０では、経路探索処理が実行される。この経路探索処理の詳細について、図３を参照して説明する。

まず、乗員により目的地設定が成されると、ステップ２００にて、第１の地点のノードとして出発地ノードが選出される。この出発地ノードの選出は、地図データ記憶部１６内に記憶された地図データに基づき、ＧＰＳ受信機１５などの位置検出器１１にて求められる車両の現在位置より最も近いノードを検索することにより実行される。

そして、出発地ノードが選出されると、ステップ２１０にて、第２の地点のノードとして目的地ノードが選出され、制御部２０内のＲＡＭに記憶される。この目的地ノードの選出は、地図データ記憶部１６内に記憶された地図データおよび制御部２０内のＲＡＭに記憶された目的地情報に基づき、目的地からもっとも近いノードを検索することにより実行される。

ステップ２２０では、出発地ノードに接続するリンクが探索され、制御部２０内のＲＡＭに記憶される。つまり、地図データ記憶部１６内に記憶された地図データに基づき、出発地ノードにつながっている各リンクが探索される。さらに、ステップ２３０で、探索した各リンクに接続されるノードが仮登録される。続いて、ステップ２４０において、出発地ノードに接続するリンクの数分、ノードの仮登録が行われたか否かがチェックされる。この処理は、ステップ２２０でリンクを探索したときにその数も分かることから、仮登録されたノードの数が探索されたリンクの数に達しているか否かにより判定される。

そして、ここで否定判定されるとステップ２３０に戻り、リンクに接続するすべてのノードの仮登録が終了するまでステップ２３０、２４０の処理を繰り返す。また、肯定判定されるとステップ２５０に進む。

ステップ２５０では、仮登録されたノードの中からコスト最小のノードを選出するという処理が行われる。ここでいうコストとは、最適な経路を選択するための重み付けであり、コストが低いほど経路として最適であることを意味している。例えば、コストは、ノード間の距離や目的地の方向と一致しているか否か等により、先に選出されたノードに隣接するノード毎に個別に決められる。したがって、ステップ２５０の処理が初めて実行されるものである場合には、先に選出されたノードは出発地ノードであるため、出発地ノードに隣接するノードの中からコストが最小のものが選出される。

続く、ステップ２６０では、選出ノードが確定済みとされ、選出されたノードが制御部２０内のＲＡＭに記憶される。そして、ステップ２７０で選出ノードが目的地ノードと一致しているか否かが判定され、一致していればステップ２８０に進んで出発地ノードから目的地ノードまでの経路が決定したものとして経路探索処理を終了する。

また、選出ノードが目的地ノードと異なっている場合には、ステップ２９０に進み、選出ノードに接続するリンクが探索される。この処理は、ステップ２３０と同様の手法により行われる。

次いで、ステップ３００において、探索されたリンクが退出禁止のリンクであるか否かが判定される。ここでいう退出禁止のリンクとは、例えば、図４の経路案内模式図に示されるように、ある道路Ｓへの進入方向と退出方向が逆で、かつ、進入地点から退出地点までの距離Ｄが短いような場合に、その退出地点での車両の退出を禁止するために設定されるものである。つまり、制御部２０内の距離演算部にて進入地点から退出地点までの距離Ｄが算出され、退出地点までの距離Ｄが所定基準よりも短くなる場合には、その退出地点から退出する経路内のリンクが退出禁止のリンクとして設定されるようになっている。

したがって、退出禁止のリンクであればステップ３１０に進んで、そのリンクを探索対象から外し、ステップ３２０に進む。また、退出禁止リンクでなければ、そのリンクを検索対象として、そのままステップ３２０に進む。そして、ステップ３２０にて、選出されたノードに接続するリンクの数分、チェックが完了したか否かが判定され、完了していればステップ２３０に進み、完了していなければステップ３００に戻って上記処理が繰り返される。この後、ステップ２３０以降で上記と同様の処理が行われ、最終的に選出ノードが目的地ノードと一致するまで上記各処理が繰り返される（ステップ２７０参照）。そして、選出ノードと目的地ノードとが一致したら出発地ノードから目的地ノードまでの経路が決定する。

この後、図２のステップ１２０に進み、ステップ１１０で探索された経路を表示装置１７に表示させるための信号が出力される。これにより、表示装置１７にて出発地から目的地までの経路案内表示が成される。

また、ステップ１３０では、探索された経路に基づいて、矢印表示を行うための信号や音声案内を行うための信号が出力され、経路案内が実行される。

以上のように、本実施形態では、図４に示したように、ある道路Ｓへの進入地点から退出地点までの距離Ｄが所定値よりも短いような場合に、その退出地点から車両が退出しないように、案内する経路を変更するようにしている。例えば、進入地点から退出地点までに多数の車線変更を行わなければならないような場合のように、ドライバが早急に対処困難な経路案内を行わないようにしている。
このため、進入地点から退出地点までの距離Ｄが所定基準よりも長い経路を用いて経路案内されるようにでき、ドライバがより簡単に走行可能な経路を提供することができる車載用ナビゲーションシステムとすることができる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態において、特定道路にのみ退出禁止リンクを設定することも可能である。例えば、車両の走行速度が大きくなるような都市間高速道路や都市高速道路等の高速道路に関しては退出禁止リンクを設定し、国道、主要地方道、県道およびその他の一般道に関しては退出禁止リンクを設定しないようにすることも可能である。

この場合、図５（ａ）に示されるように、高速道路において進入地点から退出地点までの距離Ｄが所定基準よりも短い場合、その経路が選択されないようにされ、違う経路が探索される。また、図５（ｂ）に示されるように、一般道において進入地点から退出地点までの距離Ｄが所定基準よりも短い場合でも、その経路がそのまま経路案内に用いられる。

（第３実施形態）
上記第１実施形態において、道路Ｓの車線数や道幅に応じて退出禁止リンクを設定することも可能である。例えば単車線の場合又は１車線や２車線の場合には退出禁止リンクを設定しないが、複数車線又は３車線以上の場合には退出禁止リンクを設定するようにすることができる。

この場合、図６（ａ）に示されるように、道路Ｓが３車線である場合において進入地点から退出地点までの距離Ｄが所定基準よりも短い場合、その経路が選択されないようにされ、違う経路が探索される。また、図６（ｂ）に示されるように、道路Ｓが１車線である場合において進入地点から退出地点までの距離Ｄが所定基準よりも短い場合でも、その経路がそのまま経路案内に用いられる。

さらに、道路Ｓの車線数や道幅に応じて退出禁止とされる距離Ｄの所定基準のパラメータを可変にすることも可能である。例えば、図７（ａ）に示すように車線数が多いほど、もしくは道幅が大きいほど退出禁止になる距離Ｄの所定基準が大きくなるように所定基準のパラメータが設定される。この場合、図７（ｂ）、（ｃ）に示されるように、３車線の場合と１車線の場合とで経路案内として選択可能なリンクが変わることになる。

（第４実施形態）
また、上記第１実施形態に対して、地図データ記憶部１６側に予め退出禁止にする条件を持たせておいて、退出禁止が規定されている該当道路を車両が走行する場合にのみ退出を禁止するようにすることもできる。例えば、リンクＡは退出禁止区間有り、リンクＢは退出禁止区間無しというように、道路リンクと退出禁止区間の有無とを関連づけて地図データ記憶部１６に記憶させておくことが可能である。

また、退出禁止にする該当道路の入口・出口のポイントを予め地図データ等に設定しておき、その区間でのみ退出禁止とすることも可能である。

これらの場合、図８（ａ）に示されるように、退出禁止区間があるリンクＡにおいては、進入地点から退出地点までの距離Ｄが所定基準よりも短い場合、その経路が選択されないようにされ、違う経路が探索される。また、図８（ｂ）に示されるように、退出禁止区間が無いリンクＢにおいては、進入地点から退出地点までの距離Ｄが所定基準よりも短い場合でも、その経路がそのまま経路案内に用いられる。

（第５実施形態）
上記第１〜第４実施形態では、進入方向と退出方向とが逆になる場合について説明したが、これらの方向が同方向となる場合であっても、上記各実施形態に示した手法を適用することが可能である。例えば、図９の模式図に示すように、ある特定の道路を単に短い区間であっても通過させるような経路を選出したくないという場合もある。このような場合には、例えば進入方向と退出方向が同方向となっていても、その特定の道路のリンクを退出禁止リンクに設定して、そのリンクを通過する経路が選択されないようにすることも可能である。

（第６実施形態）
上記第１〜第４実施形態において、進入方向、退出方向にとらわれることなく、現在走行中又は停車中の位置と退出地点との関係から退出禁止リンクを設定することも可能である。

例えば、図１０（ａ）に示されるように、交差点近辺に車両を停車しておき、そこから直ぐに何車線もまたいで右折しなければならないような経路は好ましくない。このため、このような場合にも現在走行中又は停車中の位置から退出地点までの距離Ｄが短いような場合には、その地点を退出禁止リンクとすることにより、そのリンクを通過する経路が選択されないようにすることができる。また、図１０（ｂ）に示されるように目的地が交差点近辺であるのにある道路から右折して複数車線の道路に進入したあと直ぐに左側に目的地があるような場合にも、そのような経路を選択するのは好ましくない。このような場合にも、上記と同様のことが言える。

このように、現在走行中又は停車中の位置と退出地点との関係から退出禁止リンクを設定するようにすれば、例えば、走行中にリルートを行う場合にも、より的確なルート検索を行うことが可能である。

（他の実施形態）
上記第１〜第６実施形態では、退出地点が退出禁止条件を満たす場合には、その退出地点を選択する経路とは異なる経路が案内されるようにしている。しかしながら、退出地点からの退出を禁止するのではなく、相当のコスト値を付加することにより、退出地点として選択されにくくすることも可能である。

なお、上述した各ステップは、ステップ内の各処理を実現するための手段に相当するものである。

本発明の第１実施形態における車載用ナビゲーションシステムの概略ブロック構成を示す図である。 図１に示すナビゲーションシステムが実行する経路案内処理のフローチャートである。 図２における経路探索処理の詳細を示すフローチャートである。 進入地点から退出地点までの距離Ｄが短い場合を示す模式図である。 （ａ）は、高速道路において進入地点から退出地点までの距離Ｄが短い場合を示す模式図、（ｂ）は、一般道路において進入地点から退出地点までの距離Ｄが短い場合を示す模式図である。 （ａ）は、３車線の場合において進入地点から退出地点までの距離Ｄが短い場合を示す模式図、（ｂ）は、一車線の場合において進入地点から退出地点までの距離Ｄが短い場合を示す模式図である。 （ａ）は、車線数および車幅と所定値との関係を示した図、（ｂ）は、３車線の場合において進入地点から退出地点までの距離Ｄが短い場合を示す模式図、（ｃ）は、一車線の場合において進入地点から退出地点までの距離Ｄが短い場合を示す模式図である。 （ａ）は、退出禁止区間有りの道路において、進入地点から退出地点までの距離Ｄが短い場合を示す模式図、（ｂ）は、退出禁止区間無しの道路において、進入地点から退出地点までの距離Ｄが短い場合を示す模式図である。 進入方向と退出方向とが同方向である場合に退出禁止とされる例を示した模式図である。 （ａ）は、道路の左側に車両がいて直ぐに右折できない場合の例を示した模式図、（ｂ）は、右折して直ぐに道路の左側に目的地が来る場合の例を示した模式図である。 従来のナビゲーションシステムによる経路案内の様子を示したもので、（ａ）、（ｂ）は、高速道路および一般道路において進入地点から退出地点までの距離が短くなる場合を示す模式図である。 従来のナビゲーションシステムによる経路案内の様子を示した模式図である。

符号の説明

１…ナビゲーションシステム、１１…位置検出器、１６…地図データ記憶部、
１７…表示装置、１８…操作スイッチ群、１９…外部メモリ、２０…制御回路。

Claims (5)

1. 地図データ上の第１の地点から第２の地点まで車両が走行する経路の案内を行う車両用経路探索装置において、
   記録媒体に記憶された地図データを入力する地図データ入力部（１６）と、
   前記地図データに基づいて前記第１の地点から前記第２の地点までの経路検索を行うとともに、検索した経路の案内を行う制御部（２０）とを備え、
   前記制御部は、前記地図データに基づいて前記車両が道路に進入する進入地点と前記道路から退出する退出地点までの距離（Ｄ）を求める距離算出部を備え、前記距離算出部により求められた前記進入地点から前記退出地点までの距離が所定値より小さい場合には、前記退出地点から前記車両が退出する経路内のリンクを退出禁止リンクとして、該退出禁止リンクを経路検索対象から外して前記経路の案内を行い、
   さらに、前記地図データ入力部は、前記地図データと共に退出禁止が規定されている道路の情報を入力するようになっており、
   前記制御部は、前記進入地点および前記退出地点が含まれる道路が前記退出禁止と規定されている道路である場合にのみ、前記退出禁止リンクを経路検索対象から外して前記経路の案内を行うことを特徴とする車両用経路探索装置。
2. 前記制御部は、前記地図データに基づいて前記進入地点における前記道路への進入方向と前記退出地点における前記退出方向とが逆の場合にのみ、前記退出禁止リンクを経路検索対象から外して前記経路の案内を行うようになっていることを特徴とする請求項１に記載の車両用経路探索装置。
3. 前記制御部は、前記地図データに基づいて前記道路の種類を特定し、前記道路が特定道路である場合にのみ、前記退出禁止リンクを経路検索対象から外して前記経路の案内を行うようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用経路探索装置。
4. 前記制御部は、前記地図データに基づいて前記道路の車線数を認識し、前記道路の車線が複数車線である場合にのみ、前記退出禁止リンクを経路検索対象から外して前記経路の案内を行うようになっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用経路探索装置。
5. 前記制御部は、前記地図データに基づいて前記道路の車線数と道幅の少なくとも一方を認識し、前記道路の車線数と道幅の少なくとも一方に応じて前記所定値の大きさを変更するようになっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用経路探索装置。

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