JP4128423B2 - 経路探索装置およびナビゲーション装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ユーザーが希望した起点地点から目的地までの最適経路を探索可能な経路探索装置、ナビゲーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のナビゲーション装置は、現在位置を特定するための現在位置特定部と、地図情報を記憶した地図情報記憶部と、起点地点および目標地点を入力するための入力部と、現在位置検出部で検出された信号に基づき現在位置を特定し、かつ入力部で入力された起点地点および目標地点を含む地点間において、ユーザーが希望する条件に関係した道路情報を参照しつつ地図情報記憶部から読み出し、最適な経路を探索する経路案内部を含む演算処理部とを備えている。
【０００３】
経路探索部は、Ａ＊（エー・スター）アルゴリズムを用いて最適経路の探索を実行する。Ａ＊アルゴリズムは、図９に示すように、出発地（起点地点）からその途中地点（ノードａ）までの距離に対応する経路上の既定経路コストｆ（ａ）を地図情報から読み出して演算するとともに、上記途中地点から目的地までの経路上の推定コストｈ（ａ）を演算して、両者を加算して得たコスト（評価値）を途中地点についての全体コストｇ（ａ）とする。すなわち、途中地点での全体コストは、ｇ（ａ）＝ｆ（ａ）＋ｈ（ａ）という式で表される。ここで、推定コストｈ（ａ）は、１以上の係数（Ａ＊コスト換算係数）Ｋおよび途中地点から目的地までの直線距離ｄ（ａ）を用いてｈ（ａ）＝Ｋ×ｄ（ａ）とされる。そして、ｇ（ａ）が最小なものから順次探索対象範囲を広げていく（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００４】
この探索方法による探索結果の一例を図１０に示す。同図中、出発地ＳＴと目的地ＤＥの間には、９本の一般道路上にあるリンクＧ１〜Ｇ９、県道や有料道路などのように一般道路に比べてより主要な５本の道路上にあるリンクＴ１〜Ｔ５がある。なお、一つの地図ユニットは各四角の枠で示され、同図中、角点で囲んだ範囲３００は出発地ＳＴから目的地ＤＥまでの経路をＡ＊アルゴリズムで探索するのに利用された８０個の地図ユニット群であり、網掛けした範囲が探索対象範囲である。この探索対象範囲から分かるように、Ａ＊アルゴリズムでは目的地に向かうにしたがって探索対象範囲が累進的に狭くなる涙形状となり、ダイクストラ法に比べてその探索時間を短縮することが可能となる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１９７２６９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のナビゲーション装置にあっては、経路探索部でＡ＊アルゴリズムを実行するが、この場合、推定コストのＡ＊コスト換算係数Ｋを大きく設定すれば、一般的に経路選出時間は短くなるものの、選出経路の最短性は保障されなくなる。そこで、Ａ＊コスト換算係数Ｋを１以上の値に固定していたため、道路種別に応じた経路探索などのようにその探索条件が変わると、経路探索のための処理負荷が大きくなって処理速度が低下し探索時間が長くなるといった問題があった。
また、同じ階層の複数の地図ユニットを用いる場合などにあっては、起点地点や目的地地点などの対応するリンクを選出するため、全リンクを探索対象としなければならず、この結果、各地図ユニットの全リンクを探索することとなり、経路探索のための処理負荷が大きくなって処理速度が低下し探索時間が長くなるといった問題があった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、経路探索の処理負荷を軽減し探索時間を短縮することが可能な経路探索装置、ナビゲーション装置およびナビゲーション方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の経路探索装置は、Ａ＊アルゴリズムに基づいて、起点と終点の間の候補地点を順次更新して起点から終点までの経路を求める経路探索装置において、起点と候補地との間のリンクコストの合計値と、複数リンクにおける単位距離あたりのリンクコストの最小値以下の基準値を候補地点から終点までの直線距離に乗じたコストとの和を示す候補地点経由コストを算出する候補地点経由コスト算出手段と、起点と終点の間の複数の候補地点の中で、候補地点経由コスト算出部で得られる候補地点経由コストが最小となる候補地点に接続された地点を新たな候補地点として追加更新する候補地点追加部とを備え、起点から候補地点追加部で候補地点を順次追加して終点までの経路を求める構成を有する。
この構成により、経路探索の処理負荷が軽減でき、探索時間を短くすることが可能となる。
【０００８】
また、本発明の経路探索装置は、起点と終点の間の候補地点を順次更新して起点から終点までの経路を求める経路探索装置において、起点と候補地との間のリンクコストの合計値と、複数リンクにおける単位距離あたりのリンクコストの最小値以下の基準値を候補地点から終点までの直線距離に乗じたコストとの和を示す候補地点経由コストを算出する候補地点経由コスト算出手段と、起点と終点の間の複数の候補地点の中で、候補地点経由コスト算出部で得られる候補地点経由コストが最小となる候補地点に接続された地点を新たな候補地点として追加更新する候補地点追加部とを備え、起点から候補地点追加部で候補地点を順次追加して終点までの経路を求めるとともに、候補地点経由コスト算出部が、基準値を予め入力された探索条件に応じて異ならせる構成を有する。
この構成により、探索モードに応じて基準値を変更することで探索モードにあった基準値を設定でき、探索モードが変わった場合でも経路探索の処理負荷が軽減でき、探索時間を短くすることが可能となる。
【０００９】
また、本発明の経路探索装置は、起点と終点の間の候補地点を順次更新して起点から終点までの経路を求める経路探索装置において、起点と候補地との間のリンクコストの合計値と、複数リンクにおける単位距離あたりのリンクコストの最小値以下の基準値を候補地点から終点までの直線距離に乗じたコストとの和を示す候補地点経由コストを算出する候補地点経由コスト算出手段と、起点と終点の間の複数の候補地点の中で、候補地点経由コスト算出部で得られる候補地点経由コストが最小となる候補地点に接続された地点を新たな候補地点として追加更新する候補地点追加部とを備え、起点から候補地点追加部で候補地点を順次追加して終点までの経路を求めるとともに、候補地点経由コスト算出部が、基準値に１以上の係数を乗ずる係数設定部を有する構成を有する。
この構成により、リンクコストを演算する際にノードコストを含むようにしても、上記係数をかけて推定コストを変更して対応することができるので、経路探索の処理負荷を軽減して探索時間を短くすることが可能となる。
【００１０】
また、本発明のナビゲーション装置は、起点と終点の間の候補地点を順次更新して起点から終点までの経路を求める経路探索装置において、起点と候補地との間のリンクコストの合計値と、複数リンクにおける単位距離あたりのリンクコストの最小値以下の基準値を候補地点から終点までの直線距離に乗じたコストとの和を示す候補地点経由コストを算出する候補地点経由コスト算出手段と、起点と終点の間の複数の候補地点の中で、候補地点経由コスト算出部で得られる候補地点経由コストが最小となる候補地点に接続された地点を新たな候補地点として追加更新する候補地点追加部とを備え、起点から候補地点追加部で候補地点を順次追加して終点までの経路を求める経路探索装置と、現在位置を特定する現在位置特定部と、目的地を入力する入力部と、少なくリンク情報を記憶した地図情報記憶部とを備え、経路探索装置が、現在位置特定部で特定された現在位置を前記起点とし、入力部で入力された目的地を終点として、地図情報に記憶されたリンク情報を用いて現在位置から目的値までの経路を探索する構成を有する。
この構成により、経路探索の処理負荷が軽減でき、探索時間を短くすることが可能となる。
【００１１】
また、本発明のナビゲーション装置は、起点と終点の間の候補地点を順次更新して起点から終点までの経路を求める経路探索装置において、起点と候補地との間のリンクコストの合計値と、複数リンクにおける単位距離あたりのリンクコストの最小値以下の基準値を候補地点から終点までの直線距離に乗じたコストとの和を示す候補地点経由コストを算出する候補地点経由コスト算出手段と、起点と終点の間の複数の候補地点の中で、候補地点経由コスト算出部で得られる候補地点経由コストが最小となる候補地点に接続された地点を新たな候補地点として追加更新する候補地点追加部とを備え、起点から候補地点追加部で候補地点を順次追加して終点までの経路を求める経路探索装置と、現在位置を特定する現在位置特定部と、目的地を入力する入力部と、少なくリンク情報を記憶した地図情報記憶部とを備え、経路探索装置が、現在位置特定部で特定された現在位置を前記起点とし、入力部で入力された目的地を終点として、地図情報に記憶されたリンク情報を用いて現在位置から目的値までの経路を探索し、コスト経路探索部が基準値を探索モードに応じて変更する構成を有する。
この構成により、探索モードに応じて基準値を変更することで探索モードにあった基準値を設定でき、探索モードが変わった場合でも経路探索の処理負荷が軽減でき、探索時間を短くすることが可能となる。
【００１２】
また、本発明のナビゲーション装置は、起点と終点の間の候補地点を順次更新して起点から終点までの経路を求める経路探索装置において、起点と候補地との間のリンクコストの合計値と、複数リンクにおける単位距離あたりのリンクコストの最小値以下の基準値を候補地点から終点までの直線距離に乗じたコストとの和を示す候補地点経由コストを算出する候補地点経由コスト算出手段と、起点と終点の間の複数の候補地点の中で、候補地点経由コスト算出部で得られる候補地点経由コストが最小となる候補地点に接続された地点を新たな候補地点として追加更新する候補地点追加部とを備え、起点から候補地点追加部で候補地点を順次追加して終点までの経路を求める経路探索装置と、現在位置を特定する現在位置特定部と、目的地を入力する入力部と、少なくリンク情報を記憶した地図情報記憶部とを備え、経路探索装置が、現在位置特定部で特定された現在位置を前記起点とし、入力部で入力された目的地を終点として、地図情報に記憶されたリンク情報を用いて現在位置から目的値までの経路を探索し、経路探索部が、基準値に１以上の係数をかける係数設定部を備えた構成を有する。
この構成により、リンクコストを演算する際にノードコストを含むようにしても、上記係数をかけて推定コストを変更して対応することができるので、経路探索の処理負荷を軽減して探索時間を短くすることが可能となる。
【００１３】
これにより、たとえ階層が同じ地図ユニットでも、全リンクにつき探索対象とする必要がなくなり、経路探索の処理負荷が軽減でき、探索時間を短くすることが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態のナビゲーション装置１００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、現在位置を検出するための現在位置検出部１１０と、地図情報を記憶した地図情報記憶部１２０と、現在位置検出部１１０で得た信号をもとに車両の現在位置を特定し、かつ最適経路の演算等を実行する演算処理部１３０と、演算処理部１３０が実行するプログラムやデータ等を記憶するメモリ１４０と、起点地点や目的地点等を入力するための入力部１５０と、演算処理部１３０の処理結果を画像表示する表示部１６０と、演算処理部１３０の処理結果を音声出力する音声出力部１７０とを有する。
【００１５】
現在位置検出部１１０は、ここではハイブリッド方式を採用しており、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からの信号を受けるＧＰＳアンテナ１１１と、車速信号を検出するための車速センサ１１２と、ジャイロ等からなり車両の進行方位を検出するための方位センサ１１３とを有する。これらの信号は、演算処理部１３０に入力される。
【００１６】
地図情報記憶部１２０は、交差点や道路の接続状況、座標、形状、属性（一般道路、有料道路、高速道路などの道路種別など）、規制情報（一方通行など）などの道路ネットワークに関する地図情報、地点設定を行うための索引情報等、ナビゲーションに必要な各種情報を記憶している。なお、地図情報は、交差点、曲がり点、行き止まり点等を定義するノードや、道路を定義するリンクを含んでいる。したがって、リンクは、ノードとノードを結んでいる。また、地図情報は、所定の広さに区分した複数の地図ユニットを備えている。
【００１７】
演算処理部１３０は、現在位置検出部１１０から入力された信号をもとに車両の現在位置を演算する現在位置演算部１３１と、入力部１５０から入力された出発地および目的地に基づきこれら間を結ぶ最適経路を自動的に探索可能な経路探索部１３２と、経路探索部１３２で選出した最適経路に基づき経路誘導を行う経路誘導部１３４とを有する。
【００１８】
現在位置演算部１３１は、ＧＰＳアンテナ１１１で受けた複数のＧＰＳ衛星からの信号に基づき現在位置を演算する一方、車速センサ１１２からの車速信号をもとに演算して車両の走行距離を得、これと方位センサ１１３から得た車両の進行方位とを積算することにより現在位置を得て、これら両方の現在位置のうちの一方を主として利用し、他方を補助的に利用することで現在位置を特定するようにしている。なお、この現在位置演算部１３１と現在位置検出部１１０とは、本発明の現在位置特定部を構成する。
【００１９】
経路探索部１３２は、ユーザーが入力部１５０から入力した出発地および目的地から探索対象の範囲となる地図ユニットを地図情報記憶部１２０から読み出し、Ａ＊アルゴリズムを利用してユーザーの希望条件に合った経路を探索する。経路探索部１３２には、Ａ＊アルゴリズムで実行する演算に用いる係数を設定する係数設定部１３３を設けてある。なお、これらの経路探索処理および上記係数の設定等の詳細については、後述する。なお、出発地は入力部１５０から入力されずとも、現在位置演算部１３１から出力される現在位置を用いても良い。
【００２０】
経路誘導部１３４は、経路探索部１３２で選出した最適経路のデータを記憶し、現在位置演算部１３１で検出した現在位置に応じてその最適経路や進むべき方向等を表示部１６０に表示したり音声出力部１７０で音声出力したりして、最適経路に沿ったドライバの誘導を可能とする。
なお、演算処理部１３０は、上記各部のほかにＰＯＩ（Ｐｌａｃｅｓ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ、名所や見所）情報などを含む情報検索部（図示せず）等をも有している。
メモリ１４０は、ＲＡＭやＲＯＭからなり、演算処理部１３０で実行するプログラムやデータを記憶したり、通信にて外部から配信された地図情報等を記憶したりする。
【００２１】
入力部１５０は、表示部１６０の画面上に設けたタッチパネル（図示せず）、ナビゲーション装置１００のケース本体（図示せず）の前面に設けたスイッチ（図示せず）、リモートコントロール装置（図示せず）、音声入力部（図示せず）などからなり、ユーザーが希望する出発地および目的地（あるいは起点や終点）の入力、また有料道路を優先するかしないかなどの探索条件等をユーザーが入力することが可能である。
【００２２】
表示部１６０は、液晶ディスプレイやＣＲＴとその駆動部等で構成され、文字や画像等をユーザーに対し視覚表示するものである。また音声出力部１７０は、スピーカーや増幅器等から構成され、ユーザーに音声情報を伝えるものである。これらの表示部１６０や音声出力部１７０により、ユーザーに対し現在位置の提示、誘導経路の案内、検索情報の提示等が可能である。
【００２３】
次に、上記ナビゲーション装置１００の動作について説明する。
ＧＰＳアンテナ１１１、車速センサ１１２、方位センサ１１３で検出した信号に基づき、現在位置演算部１３１が車両の現在位置を特定する。この現在位置に対応する地図ユニットが地図情報記憶部１２０から読み出され、表示部１６０に車両の現在位置とその周辺の地図とが併せて表示される。
【００２４】
今、ユーザーが、希望する目的地までの経路誘導を希望して入力部１５０から出発地および目的地、また有料道路の優先の有無などの探索条件を入力したとする。これらの入力により経路探索部１３２は、地図情報記憶部１２０から出発地、目的地にそれぞれ対応する各地図ユニットおよび出発地と目標地との間にあって探索対象範囲にある地図ユニットを読み出す。この地図ユニットの選出方法の詳細は、後で説明する。また、上記探索条件等に応じて係数設定部１３３が各種のコスト係数を設定し、経路探索部１３２でＡ＊アルゴリズムを利用してユーザーの希望に合った最適経路を選出する。経路誘導部１３４は、現在位置演算部１３１で得た現在位置に応じて得た最適経路に沿って表示部１６０による表示画像や音声出力部１７０による音声を用いてユーザーを誘導する。
【００２５】
図２は、経路探索部１３２で処理される上記経路探索処理のフローチャートを示す。
ユーザーが起点地点と目的地点を入力部１５０から入力することにより、出発地と目的地が設定される（ステップ１００）。なお、この場合、有料道路を優先するなどの探索条件を併せて入力し、設定しても良い。これらの設定により、経路探索部１３２は、地図情報記憶部１２０から出発地に関係する出発地リンクと目的地に関係する目的地リンクとを探索して選出するとともに、出発地から目的地までの探索対象の範囲を設定する（ステップ１１０）。この探索対象範囲の設定方法については、後でより詳細に説明する。
【００２６】
続いて、経路探索部１３２が上記探索対象範囲の地図ユニットのリンク、ノード、属性情報等に基づきＡ＊アルゴリズムを利用して図３のフローチャートにしたがって２点間探索処理を実行する（ステップ１２０）。この２点間探索処理により求めたリンクおよびノードを、出発地から目的地へ向かう順番に沿って並べ替えて経路データの作成を行う（ステップ１３０）。
【００２７】
次に、出発地から目的地までの経路探索に必要な地図ユニットの探索対象範囲の設定方法について説明する。
まず、入力部１５０で設定された出発地、目的地の座標情報から距離的に近い探索対象リンク上の地点をそれぞれ一つ以上選出する。これにより出発地や目的地に対応した探索対象範囲を決定することになる。すなわち、この探索対象範囲は、当該探索対象範囲をすべて探索することにより、当該探索対象範囲内の任意の地点から当該探索対象範囲を超えた場合にも探索対象の範囲となり、かつより主要な道路に到達可能なことを保障する範囲、たとえば、出発地や目的地から各々一定距離離れた範囲（たとえば、３０Ｋｍ四方）に設定する。
【００２８】
出発地、目的地へ距離的に近い探索対象リンクが決定されると、図４に示すように、この探索対象リンクが属する地図ユニットＭ１が特定される。この地図ユニットＭ１において、すべての探索対象リンクを対象として探索を行う全リンク探索対象範囲は、網掛けした範囲４０で示してある。なお、経路探索にあたっては、上記一定距離の範囲まではすべてのリンクを探索対象とし、それ以遠は網掛けした範囲４０に含まれる一般道路のような詳細道路に比べより主要な道路（県道以上の道路など）上のリンクのみを探索対象リンクとする。
このように、各々の地図ユニットにおいて、より主要な道路に到達可能な範囲を探索対象範囲として予め決定しておけば、その範囲外においては、より主要な道路だけを探索すれば良いので、探索時間の削減につながる。
【００２９】
一方、出発地や目的地に距離的に近いとして選出された探索対象リンクが属する地図ユニットが上記地図ユニットＭ１の他にもあり、たとえば図５に示すように、それを地図ユニットＭ２とすると、この地図ユニットＭ２においてすべての探索対象リンクを対象として探索を行う全リンク探索対象範囲は、たとえば網掛けした範囲５０で示され、地図ユニットＭ１のときの網掛けした範囲４０とは異なっている。
このように、複数の地図ユニットＭ１、Ｍ２に属する複数の探索対象リンクが選出された場合は、最終的に採用する探索対象範囲は、図６に示すように、地図ユニットＭ１の全リンク探索対象範囲と地図ユニットＭ２の全リンク探索対象範囲とを合成したより広い範囲６０とする。
【００３０】
次に、上記のようにして選出された探索対象範囲につき、経路探索部１３２が図３の２地点間探索処理のフローチャートを実行する。
最初に経路探索処理を実施する場合に必要な各種のコスト係数を係数設定部１３３にて決定する（ステップ２００）。このコスト係数としては、ここでは探索条件の一つである道路の種別に応じた重み付けを行うためのリンクコスト係数Ｎと前述のＡ＊コスト換算係数Ｋとを用い、それぞれ途中地点でのリンク長、途中地点から目的地までの直線距離ｄ（ａ）にかける。
リンクコスト係数Ｎは、リンクに応じて可変に設定し、ユーザーが選定した探索モードが「一般道路優先探索」モードであれば、有料道路上のリンクコスト係数Ｎの値を大きくして有料道路を選定しにくくし、これとは反対に「有料道路優先探索」モードであれば有料道路上のリンクコスト係数Ｎの値を小さくして有料道路を選定しやすくする。
【００３１】
たとえば、「一般道路優先探索」モード選定時では、一般道路上のリンクに対してはリンクコスト係数を１．０としてこれをリンク長にかけた値をコストとするのに対し、有料道路上のリンクに対してはリンクコスト係数を１０．０としてこれをリンク長にかけた値をリンクコストとする。
一方、「有料道路優先探索」モード選択時では、一般道路に対してはリンクコスト係数を１．０としてこれをリンク長にかけた値をリンクコストとするのに対し、有料道路に対しては有料道路のリンクコスト係数を０．５としこれをリンク長にかけた値をリンクコストとする。
【００３２】
なお、リンクコスト係数の値は、上記の値に限定されるものではなく、道幅、リンク種別（本道、側道、ジャンクションなど）、通行規制情報等のように、リンクに関する他の属性情報を絡めて決定してもよい。
さらに交差点で右左折する際のコストや別の道路へ移る際のコストをノードコストとして、このノードコスト分をさらに含めてリンクコスト係数を決定しても良いし、全体コストを算出するときにリンクコスト係数を用いて得たリンクコストにノードコストを含めるようにしてもよい。
【００３３】
また、このリンクコスト係数の決定とともに、Ａ＊コスト換算係数Ｋを決定する。この場合、Ａ＊コスト換算係数Ｋは、選択された探索モードにおいて最小のリンクコスト係数となるリンクコスト係数の値以下となる値（この値は、本発明の基準値を構成する）を採用する。すなわち、Ａ＊コスト換算係数Ｋは、上記例のようにリンクコスト係数の値を設定した場合、「一般道路優先探索」モード選定時には、最小となるのが一般道路のリンクコスト係数であるからその値である１．０以下とし、「有料道路優先探索」モード選定時には最小となるのが有料道路のリンクコスト係数であるからその値である０．５以下に設定する。
【００３４】
なお、上記各種コスト係数の決定方法や数値は一例であり、リンクコストそのものの定義により具体的な決定方法や数値は異なる。
また、Ａ＊コスト換算係数Ｋについては、上記のようにして決定されたＡ＊コスト換算係数Ｋに、予め決定された１．０以上の値Ｘをかけた値を採用し、地点ａから目的地までの直線距離にかけるようにしてもよい。この場合、値Ｘは探索モードに応じて可変にしても良いし、ノードコストや道路の曲折に応じて設定しても良い。
【００３５】
上記二つのコスト係数を決定したら、続いて出発地リンクが属する地図ユニットを地図情報記憶部１２０から読み込む（ステップ２０１）。そして、出発地リンクを候補リンクとして全体コストｇ（ａ）を各種コスト係数やリンク長、直線距離ｄ（ａ）から算出する（ステップ２０２）。この全体コストが最小となる候補リンクを選出して基準リンクとする（ステップ２０３）。
【００３６】
ここで、この基準リンクが存在しない場合であるか、あるいは基準リンクの全体コストが探索制限コスト（初期値は無限大）より大きいといった条件を満たすか否かを判定する（ステップ２０４）。基準リンクが存在しないか、または上記条件を満たしていればそれぞれ「経路が見つからない」、「経路が求められた」として２地点間探索処理を終了する。これに対し、基準リンクが存在しており、上記条件を満たしていなければ、選択した基準リンクの探索動作を続行する。
【００３７】
すなわち、基準リンクの探索動作を続行する場合には、基準リンクの行き先ノードを基準ノードとし（ステップ２０５）、基準ノードが隣接ノードか否かを判定する（ステップ２０６）。隣接ノードでないと判定された場合は、探索対象リンクのうちの未選択のリンクを選択する（ステップ２０８）。隣接ノードと判定された場合は、隣接移行の処理を実施して隣接地図ユニットを取得し、現在の隣接ノードに対応する隣接地図ユニット上の相手側ノードを取得してこの相手側ノードを基準ノードとする（ステップ２０７）。そして、探索対象リンクのうちの未選択の候補リンクを選択する（ステップ２０８）。
【００３８】
基準ノードに接続して探索対象である未選択のリンクを選択したら、基準ノードに到達した経路上のコストｆ（ａ）に、少なくとも選択したリンク上のコスト（上記リンクコスト係数×リンク長）と、選択したリンクから目的地への推定コストｈ（ａ）を加算して、選択したリンクの全体コストｇ（ａ）を算出する（ステップ２０９）。
なお、この全体コストｇ（ａ）の算出にあたっては、基準ノード上でのノードコストや通行規制コスト等をさらに加算しても良い。もちろん、上記全体コストｇ（ａ）の算出は、個々のコストを加算する代わりに、リンクコスト係数に個々のコストに相当する係数値分を含ませてリンク長にかけるようにしても良い。
【００３９】
上記のようにして算出した選択リンクの全体コストは、今まで算出した全体コストのうち最小のものであったか否かを判定する（ステップ２１０）。最小でないと判定された場合は、すべての接続リンクを調べたか否かを判定する（ステップ２１４）。一方、選択リンクの全体コストが最小であると判定された場合は、選択リンクの探索結果（少なくとも、全体コスト、前リンクの特定情報を含む）を更新して候補リンクとする（ステップ２１１）。
【００４０】
次に、選択されたリンクが目的地リンクであり、かつ目的地リンクに対して今まで算出してきた全体コストのうちで最小のものであったか否かを判定する（ステップ２１２）。判定結果が否であれば、基準ノードに接続するリンクをすべて調べたか否かを判定する（ステップ２１４）。これに対し目的地リンクでありかつ最小と判定された場合は、接続リンク情報（少なくとも到達した目的地リンクの特定情報を含む）と探索制限コスト（到達したリンクの全体コストに等しい）を更新する（ステップ２１３）。
【００４１】
続いて、基準ノードに接続するリンクをすべて調べたか否かを判定する（ステップ２１４）。未調査の接続リンクがあれば、探索対象リンクのうち未選択の候補リンクを選択し（ステップ２０８）、全体コストが最小になるか否か等の処理を繰り返す。一方、未調査のリンクがなければ、候補リンクのうち全体コストが最小のものを次の基準リンクとして選出する（ステップ２０３）。以下、同様の処理がなされる。
【００４２】
上記経路探索により図１０に相当する検索を行った場合の結果を、図７に示す。この場合、探索対象の地図ユニットは、角点で囲った範囲３００で合計８０ユニットとなり、またリンクの探索対象範囲も網掛けした部分となって図１０の場合と変わらないものの、探索対象リンクは、出発地点ＳＴ周辺の太線で囲った全リンク探索対象範囲３１０中にある１２個の地図ユニットの三つの一般道路上のリンクＧ２、Ｇ３、Ｇ４およびこれらより主要な一つの道路上のリンクＴ１と、目的地ＤＥ周辺の太線で囲った全リンク探索対象範囲３２０中にある９個の地図ユニットの二つの一般道路上のリンクＧ６、Ｇ８と、残りの地図ユニット（一般道路は記録されているものの、これらの一般道路を探索対象から外すので、これらは理解の便宜上、同図中では省略されている）の三つの主要な道路上のリンクＴ１、Ｔ２、Ｔ３とだけになる。この結果、上記残りの地図における一般道路上のリンクの探索が不要となり、探索対象リンクが大幅に減少することとなる。なお、上記地図ユニット中、ノードはその図示を省略してある。
【００４３】
本発明の第１の実施の形態のナビゲーション装置は、経路探索条件が変わっても適切な推定コストを得ることができ、経路探索の処理負荷を軽減して探索時間を短くすることが可能となる。また、地図ユニットの探索対象となるリンクの種類を出発地や目的地の周辺で変わるようにしたので、たとえ階層が同じ地図ユニットでも、全リンクにつき探索対象とする必要がなくなり、経路探索の処理負荷が軽減でき探索時間を短くすることが可能となる。
【００４４】
図８は、本発明の第２の実施の形態のナビゲーション装置による探索結果の例を示す。このナビゲーション装置は、経路探索部１３２が地図情報記憶部１２０から読み出す地図ユニットが第１の実施の形態のナビゲーション装置の場合と異なる。すなわち、地図情報記憶部１２０は、一般道路を含むより詳細でより狭い範囲に区分された地図ユニットに加え、これより大きな区分（上記小区分の６４個分に相当）で一般道路より主要な道路情報のみを付した地図ユニットの少なくとも２層の地図情報を有している。
【００４５】
また、経路探索部１３２は、図７の場合よりも広い探索対象範囲（角点の範囲内）４００を地図情報記憶部１２０から読み出し探索することになるが、出発地ＳＴの周辺の太線で囲った探索対象範囲３１０中にある１２個の地図ユニットと、この下の８個の地図ユニット（これらの地図ユニットには一般道路が記録されているが、探索対象からは外されるので、これらは理解の便宜上、同図中では省略されている）と、目的地ＤＥ周辺の太線で囲った探索対象範囲３２０中にある９個の地図ユニットとは全リンク探索対象範囲となり図７の場合と同じであるが、それらの残りの範囲は三つのより大きな区分で一般道路に比べより主要な道路情報のみを記録した大きい地図であり、ユニット特定リンク探索対象範囲を構成している。
この結果、地図ユニットは、小さい地図ユニットが２９個と大きい地図ユニットが３個の合計３２個の地図ユニットで済むことになる。なお、探索対象のリンクは、図７の場合と同じである。
【００４６】
なお、本発明のナビゲーション装置は、現在位置を検出する場合、図１の現在位置検出部１１０や現在位置演算部１３１のようにハイブリッド方式に限られず、ＧＰＳシステムを利用した測位と自律方式による測位のいずれか一方だけでも良いし、あるいは携帯電話等を利用したものであっても良い。
また、地図情報記憶部１２０は、地図情報を記録したＤＶＤ（Ｄｅｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、メモリカード、通信により配信された地図情報を記憶するメモリなどいずれでも良い。
【００４７】
経路探索部１３２でのＡ＊アルゴリズムの実行にあたっては、出発地から目的地に向かって順次探索していくようにしても良いが、目的地から出発地に向けて順次間作したり、出発地から目的地に向かって順次探索しながら、同時に目的地から出発地に向けて順次検索していくようにしても良い。
【００４８】
これらのほかに、探索対象範囲の決定方法では、全リンクを探索対象とする範囲を、一律の範囲、たとえば、直径２０Ｋｍの領域内に含まれる地図ユニットとし、その探索範囲を超えた範囲では主要道路以上の道路のみを探索の対象にしても良い。または個々の地図ユニットにより異なる範囲を設定してもよい。
さらに、全リンクの探索対象範囲、すなわちより主要な道路に到達可能な保障が得られる範囲を予めオフラインで設定して地図情報に記録しておいても良い。あるいは、探索時に選ばれた地図ユニットを参照してどの探索範囲を採用するかを決定してもよい。
探索時に決定する場合は、通常、道路ネットワーク密度により到達可能なことを保障する範囲が変わるので、地図ユニットに含まれる道路ネットワーク密度、リンク数、ノード数、地図データサイズ等より異なる広さの探索対象範囲を採用しても良い。これらを調べることで簡単に探索対象範囲を区別することが可能である。また、探索対象範囲を複数設けたり、多層階層化しても良い。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、経路探索の処理負荷を軽減して探索時間を短縮することが可能な経路探索装置、ナビゲーション装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態のナビゲーション装置の構成を示すブロック図
【図２】 経路探索処理のフローチャート
【図３】 ２点間探索処理のフローチャート
【図４】 探索対象範囲の一例
【図５】 探索対象範囲の別の例
【図６】 最終的な探索対象範囲の例
【図７】 探索対象範囲を限定した例での探索対象リンクを示す図
【図８】 本発明の第２の実施の形態のナビゲーション装置により異なる階層の地図ユニットを利用した例の探索対象リンクを示す図
【図９】 Ａ＊アルゴリズムの説明図
【図１０】 従来のＡ＊アルゴリズムにより探索対象範囲を限定した場合の探索対象リンクの例
【符号の説明】
１００ ナビゲーション装置
１１０ 現在位置検出部
１２０ 地図情報記憶部
１３０ 演算処理部
１３１ 現在位置演算部
１３２ 経路探索部
１３３ 係数設定部
１３４ 経路誘導部
１４０ メモリ
１５０ 入力部
１６０ 表示部
１７０ 音声出力部
Ｇ１〜Ｇ９ 一般道路上のリンク
Ｔ１〜Ｔ５ 主要な道路上のリンク
ＳＴ 出発地点
ＤＥ 目的地点
【発明の属する技術分野】
本発明は、ユーザーが希望した起点地点から目的地までの最適経路を探索可能な経路探索装置、ナビゲーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のナビゲーション装置は、現在位置を特定するための現在位置特定部と、地図情報を記憶した地図情報記憶部と、起点地点および目標地点を入力するための入力部と、現在位置検出部で検出された信号に基づき現在位置を特定し、かつ入力部で入力された起点地点および目標地点を含む地点間において、ユーザーが希望する条件に関係した道路情報を参照しつつ地図情報記憶部から読み出し、最適な経路を探索する経路案内部を含む演算処理部とを備えている。
【０００３】
経路探索部は、Ａ＊（エー・スター）アルゴリズムを用いて最適経路の探索を実行する。Ａ＊アルゴリズムは、図９に示すように、出発地（起点地点）からその途中地点（ノードａ）までの距離に対応する経路上の既定経路コストｆ（ａ）を地図情報から読み出して演算するとともに、上記途中地点から目的地までの経路上の推定コストｈ（ａ）を演算して、両者を加算して得たコスト（評価値）を途中地点についての全体コストｇ（ａ）とする。すなわち、途中地点での全体コストは、ｇ（ａ）＝ｆ（ａ）＋ｈ（ａ）という式で表される。ここで、推定コストｈ（ａ）は、１以上の係数（Ａ＊コスト換算係数）Ｋおよび途中地点から目的地までの直線距離ｄ（ａ）を用いてｈ（ａ）＝Ｋ×ｄ（ａ）とされる。そして、ｇ（ａ）が最小なものから順次探索対象範囲を広げていく（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００４】
この探索方法による探索結果の一例を図１０に示す。同図中、出発地ＳＴと目的地ＤＥの間には、９本の一般道路上にあるリンクＧ１〜Ｇ９、県道や有料道路などのように一般道路に比べてより主要な５本の道路上にあるリンクＴ１〜Ｔ５がある。なお、一つの地図ユニットは各四角の枠で示され、同図中、角点で囲んだ範囲３００は出発地ＳＴから目的地ＤＥまでの経路をＡ＊アルゴリズムで探索するのに利用された８０個の地図ユニット群であり、網掛けした範囲が探索対象範囲である。この探索対象範囲から分かるように、Ａ＊アルゴリズムでは目的地に向かうにしたがって探索対象範囲が累進的に狭くなる涙形状となり、ダイクストラ法に比べてその探索時間を短縮することが可能となる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１９７２６９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のナビゲーション装置にあっては、経路探索部でＡ＊アルゴリズムを実行するが、この場合、推定コストのＡ＊コスト換算係数Ｋを大きく設定すれば、一般的に経路選出時間は短くなるものの、選出経路の最短性は保障されなくなる。そこで、Ａ＊コスト換算係数Ｋを１以上の値に固定していたため、道路種別に応じた経路探索などのようにその探索条件が変わると、経路探索のための処理負荷が大きくなって処理速度が低下し探索時間が長くなるといった問題があった。
また、同じ階層の複数の地図ユニットを用いる場合などにあっては、起点地点や目的地地点などの対応するリンクを選出するため、全リンクを探索対象としなければならず、この結果、各地図ユニットの全リンクを探索することとなり、経路探索のための処理負荷が大きくなって処理速度が低下し探索時間が長くなるといった問題があった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、経路探索の処理負荷を軽減し探索時間を短縮することが可能な経路探索装置、ナビゲーション装置およびナビゲーション方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の経路探索装置は、Ａ＊アルゴリズムに基づいて、起点と終点の間の候補地点を順次更新して起点から終点までの経路を求める経路探索装置において、起点と候補地との間のリンクコストの合計値と、複数リンクにおける単位距離あたりのリンクコストの最小値以下の基準値を候補地点から終点までの直線距離に乗じたコストとの和を示す候補地点経由コストを算出する候補地点経由コスト算出手段と、起点と終点の間の複数の候補地点の中で、候補地点経由コスト算出部で得られる候補地点経由コストが最小となる候補地点に接続された地点を新たな候補地点として追加更新する候補地点追加部とを備え、起点から候補地点追加部で候補地点を順次追加して終点までの経路を求める構成を有する。
この構成により、経路探索の処理負荷が軽減でき、探索時間を短くすることが可能となる。
【０００８】
また、本発明の経路探索装置は、起点と終点の間の候補地点を順次更新して起点から終点までの経路を求める経路探索装置において、起点と候補地との間のリンクコストの合計値と、複数リンクにおける単位距離あたりのリンクコストの最小値以下の基準値を候補地点から終点までの直線距離に乗じたコストとの和を示す候補地点経由コストを算出する候補地点経由コスト算出手段と、起点と終点の間の複数の候補地点の中で、候補地点経由コスト算出部で得られる候補地点経由コストが最小となる候補地点に接続された地点を新たな候補地点として追加更新する候補地点追加部とを備え、起点から候補地点追加部で候補地点を順次追加して終点までの経路を求めるとともに、候補地点経由コスト算出部が、基準値を予め入力された探索条件に応じて異ならせる構成を有する。
この構成により、探索モードに応じて基準値を変更することで探索モードにあった基準値を設定でき、探索モードが変わった場合でも経路探索の処理負荷が軽減でき、探索時間を短くすることが可能となる。
【０００９】
また、本発明の経路探索装置は、起点と終点の間の候補地点を順次更新して起点から終点までの経路を求める経路探索装置において、起点と候補地との間のリンクコストの合計値と、複数リンクにおける単位距離あたりのリンクコストの最小値以下の基準値を候補地点から終点までの直線距離に乗じたコストとの和を示す候補地点経由コストを算出する候補地点経由コスト算出手段と、起点と終点の間の複数の候補地点の中で、候補地点経由コスト算出部で得られる候補地点経由コストが最小となる候補地点に接続された地点を新たな候補地点として追加更新する候補地点追加部とを備え、起点から候補地点追加部で候補地点を順次追加して終点までの経路を求めるとともに、候補地点経由コスト算出部が、基準値に１以上の係数を乗ずる係数設定部を有する構成を有する。
この構成により、リンクコストを演算する際にノードコストを含むようにしても、上記係数をかけて推定コストを変更して対応することができるので、経路探索の処理負荷を軽減して探索時間を短くすることが可能となる。
【００１０】
また、本発明のナビゲーション装置は、起点と終点の間の候補地点を順次更新して起点から終点までの経路を求める経路探索装置において、起点と候補地との間のリンクコストの合計値と、複数リンクにおける単位距離あたりのリンクコストの最小値以下の基準値を候補地点から終点までの直線距離に乗じたコストとの和を示す候補地点経由コストを算出する候補地点経由コスト算出手段と、起点と終点の間の複数の候補地点の中で、候補地点経由コスト算出部で得られる候補地点経由コストが最小となる候補地点に接続された地点を新たな候補地点として追加更新する候補地点追加部とを備え、起点から候補地点追加部で候補地点を順次追加して終点までの経路を求める経路探索装置と、現在位置を特定する現在位置特定部と、目的地を入力する入力部と、少なくリンク情報を記憶した地図情報記憶部とを備え、経路探索装置が、現在位置特定部で特定された現在位置を前記起点とし、入力部で入力された目的地を終点として、地図情報に記憶されたリンク情報を用いて現在位置から目的値までの経路を探索する構成を有する。
この構成により、経路探索の処理負荷が軽減でき、探索時間を短くすることが可能となる。
【００１１】
また、本発明のナビゲーション装置は、起点と終点の間の候補地点を順次更新して起点から終点までの経路を求める経路探索装置において、起点と候補地との間のリンクコストの合計値と、複数リンクにおける単位距離あたりのリンクコストの最小値以下の基準値を候補地点から終点までの直線距離に乗じたコストとの和を示す候補地点経由コストを算出する候補地点経由コスト算出手段と、起点と終点の間の複数の候補地点の中で、候補地点経由コスト算出部で得られる候補地点経由コストが最小となる候補地点に接続された地点を新たな候補地点として追加更新する候補地点追加部とを備え、起点から候補地点追加部で候補地点を順次追加して終点までの経路を求める経路探索装置と、現在位置を特定する現在位置特定部と、目的地を入力する入力部と、少なくリンク情報を記憶した地図情報記憶部とを備え、経路探索装置が、現在位置特定部で特定された現在位置を前記起点とし、入力部で入力された目的地を終点として、地図情報に記憶されたリンク情報を用いて現在位置から目的値までの経路を探索し、コスト経路探索部が基準値を探索モードに応じて変更する構成を有する。
この構成により、探索モードに応じて基準値を変更することで探索モードにあった基準値を設定でき、探索モードが変わった場合でも経路探索の処理負荷が軽減でき、探索時間を短くすることが可能となる。
【００１２】
また、本発明のナビゲーション装置は、起点と終点の間の候補地点を順次更新して起点から終点までの経路を求める経路探索装置において、起点と候補地との間のリンクコストの合計値と、複数リンクにおける単位距離あたりのリンクコストの最小値以下の基準値を候補地点から終点までの直線距離に乗じたコストとの和を示す候補地点経由コストを算出する候補地点経由コスト算出手段と、起点と終点の間の複数の候補地点の中で、候補地点経由コスト算出部で得られる候補地点経由コストが最小となる候補地点に接続された地点を新たな候補地点として追加更新する候補地点追加部とを備え、起点から候補地点追加部で候補地点を順次追加して終点までの経路を求める経路探索装置と、現在位置を特定する現在位置特定部と、目的地を入力する入力部と、少なくリンク情報を記憶した地図情報記憶部とを備え、経路探索装置が、現在位置特定部で特定された現在位置を前記起点とし、入力部で入力された目的地を終点として、地図情報に記憶されたリンク情報を用いて現在位置から目的値までの経路を探索し、経路探索部が、基準値に１以上の係数をかける係数設定部を備えた構成を有する。
この構成により、リンクコストを演算する際にノードコストを含むようにしても、上記係数をかけて推定コストを変更して対応することができるので、経路探索の処理負荷を軽減して探索時間を短くすることが可能となる。
【００１３】
これにより、たとえ階層が同じ地図ユニットでも、全リンクにつき探索対象とする必要がなくなり、経路探索の処理負荷が軽減でき、探索時間を短くすることが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態のナビゲーション装置１００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、現在位置を検出するための現在位置検出部１１０と、地図情報を記憶した地図情報記憶部１２０と、現在位置検出部１１０で得た信号をもとに車両の現在位置を特定し、かつ最適経路の演算等を実行する演算処理部１３０と、演算処理部１３０が実行するプログラムやデータ等を記憶するメモリ１４０と、起点地点や目的地点等を入力するための入力部１５０と、演算処理部１３０の処理結果を画像表示する表示部１６０と、演算処理部１３０の処理結果を音声出力する音声出力部１７０とを有する。
【００１５】
現在位置検出部１１０は、ここではハイブリッド方式を採用しており、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からの信号を受けるＧＰＳアンテナ１１１と、車速信号を検出するための車速センサ１１２と、ジャイロ等からなり車両の進行方位を検出するための方位センサ１１３とを有する。これらの信号は、演算処理部１３０に入力される。
【００１６】
地図情報記憶部１２０は、交差点や道路の接続状況、座標、形状、属性（一般道路、有料道路、高速道路などの道路種別など）、規制情報（一方通行など）などの道路ネットワークに関する地図情報、地点設定を行うための索引情報等、ナビゲーションに必要な各種情報を記憶している。なお、地図情報は、交差点、曲がり点、行き止まり点等を定義するノードや、道路を定義するリンクを含んでいる。したがって、リンクは、ノードとノードを結んでいる。また、地図情報は、所定の広さに区分した複数の地図ユニットを備えている。
【００１７】
演算処理部１３０は、現在位置検出部１１０から入力された信号をもとに車両の現在位置を演算する現在位置演算部１３１と、入力部１５０から入力された出発地および目的地に基づきこれら間を結ぶ最適経路を自動的に探索可能な経路探索部１３２と、経路探索部１３２で選出した最適経路に基づき経路誘導を行う経路誘導部１３４とを有する。
【００１８】
現在位置演算部１３１は、ＧＰＳアンテナ１１１で受けた複数のＧＰＳ衛星からの信号に基づき現在位置を演算する一方、車速センサ１１２からの車速信号をもとに演算して車両の走行距離を得、これと方位センサ１１３から得た車両の進行方位とを積算することにより現在位置を得て、これら両方の現在位置のうちの一方を主として利用し、他方を補助的に利用することで現在位置を特定するようにしている。なお、この現在位置演算部１３１と現在位置検出部１１０とは、本発明の現在位置特定部を構成する。
【００１９】
経路探索部１３２は、ユーザーが入力部１５０から入力した出発地および目的地から探索対象の範囲となる地図ユニットを地図情報記憶部１２０から読み出し、Ａ＊アルゴリズムを利用してユーザーの希望条件に合った経路を探索する。経路探索部１３２には、Ａ＊アルゴリズムで実行する演算に用いる係数を設定する係数設定部１３３を設けてある。なお、これらの経路探索処理および上記係数の設定等の詳細については、後述する。なお、出発地は入力部１５０から入力されずとも、現在位置演算部１３１から出力される現在位置を用いても良い。
【００２０】
経路誘導部１３４は、経路探索部１３２で選出した最適経路のデータを記憶し、現在位置演算部１３１で検出した現在位置に応じてその最適経路や進むべき方向等を表示部１６０に表示したり音声出力部１７０で音声出力したりして、最適経路に沿ったドライバの誘導を可能とする。
なお、演算処理部１３０は、上記各部のほかにＰＯＩ（Ｐｌａｃｅｓ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ、名所や見所）情報などを含む情報検索部（図示せず）等をも有している。
メモリ１４０は、ＲＡＭやＲＯＭからなり、演算処理部１３０で実行するプログラムやデータを記憶したり、通信にて外部から配信された地図情報等を記憶したりする。
【００２１】
入力部１５０は、表示部１６０の画面上に設けたタッチパネル（図示せず）、ナビゲーション装置１００のケース本体（図示せず）の前面に設けたスイッチ（図示せず）、リモートコントロール装置（図示せず）、音声入力部（図示せず）などからなり、ユーザーが希望する出発地および目的地（あるいは起点や終点）の入力、また有料道路を優先するかしないかなどの探索条件等をユーザーが入力することが可能である。
【００２２】
表示部１６０は、液晶ディスプレイやＣＲＴとその駆動部等で構成され、文字や画像等をユーザーに対し視覚表示するものである。また音声出力部１７０は、スピーカーや増幅器等から構成され、ユーザーに音声情報を伝えるものである。これらの表示部１６０や音声出力部１７０により、ユーザーに対し現在位置の提示、誘導経路の案内、検索情報の提示等が可能である。
【００２３】
次に、上記ナビゲーション装置１００の動作について説明する。
ＧＰＳアンテナ１１１、車速センサ１１２、方位センサ１１３で検出した信号に基づき、現在位置演算部１３１が車両の現在位置を特定する。この現在位置に対応する地図ユニットが地図情報記憶部１２０から読み出され、表示部１６０に車両の現在位置とその周辺の地図とが併せて表示される。
【００２４】
今、ユーザーが、希望する目的地までの経路誘導を希望して入力部１５０から出発地および目的地、また有料道路の優先の有無などの探索条件を入力したとする。これらの入力により経路探索部１３２は、地図情報記憶部１２０から出発地、目的地にそれぞれ対応する各地図ユニットおよび出発地と目標地との間にあって探索対象範囲にある地図ユニットを読み出す。この地図ユニットの選出方法の詳細は、後で説明する。また、上記探索条件等に応じて係数設定部１３３が各種のコスト係数を設定し、経路探索部１３２でＡ＊アルゴリズムを利用してユーザーの希望に合った最適経路を選出する。経路誘導部１３４は、現在位置演算部１３１で得た現在位置に応じて得た最適経路に沿って表示部１６０による表示画像や音声出力部１７０による音声を用いてユーザーを誘導する。
【００２５】
図２は、経路探索部１３２で処理される上記経路探索処理のフローチャートを示す。
ユーザーが起点地点と目的地点を入力部１５０から入力することにより、出発地と目的地が設定される（ステップ１００）。なお、この場合、有料道路を優先するなどの探索条件を併せて入力し、設定しても良い。これらの設定により、経路探索部１３２は、地図情報記憶部１２０から出発地に関係する出発地リンクと目的地に関係する目的地リンクとを探索して選出するとともに、出発地から目的地までの探索対象の範囲を設定する（ステップ１１０）。この探索対象範囲の設定方法については、後でより詳細に説明する。
【００２６】
続いて、経路探索部１３２が上記探索対象範囲の地図ユニットのリンク、ノード、属性情報等に基づきＡ＊アルゴリズムを利用して図３のフローチャートにしたがって２点間探索処理を実行する（ステップ１２０）。この２点間探索処理により求めたリンクおよびノードを、出発地から目的地へ向かう順番に沿って並べ替えて経路データの作成を行う（ステップ１３０）。
【００２７】
次に、出発地から目的地までの経路探索に必要な地図ユニットの探索対象範囲の設定方法について説明する。
まず、入力部１５０で設定された出発地、目的地の座標情報から距離的に近い探索対象リンク上の地点をそれぞれ一つ以上選出する。これにより出発地や目的地に対応した探索対象範囲を決定することになる。すなわち、この探索対象範囲は、当該探索対象範囲をすべて探索することにより、当該探索対象範囲内の任意の地点から当該探索対象範囲を超えた場合にも探索対象の範囲となり、かつより主要な道路に到達可能なことを保障する範囲、たとえば、出発地や目的地から各々一定距離離れた範囲（たとえば、３０Ｋｍ四方）に設定する。
【００２８】
出発地、目的地へ距離的に近い探索対象リンクが決定されると、図４に示すように、この探索対象リンクが属する地図ユニットＭ１が特定される。この地図ユニットＭ１において、すべての探索対象リンクを対象として探索を行う全リンク探索対象範囲は、網掛けした範囲４０で示してある。なお、経路探索にあたっては、上記一定距離の範囲まではすべてのリンクを探索対象とし、それ以遠は網掛けした範囲４０に含まれる一般道路のような詳細道路に比べより主要な道路（県道以上の道路など）上のリンクのみを探索対象リンクとする。
このように、各々の地図ユニットにおいて、より主要な道路に到達可能な範囲を探索対象範囲として予め決定しておけば、その範囲外においては、より主要な道路だけを探索すれば良いので、探索時間の削減につながる。
【００２９】
一方、出発地や目的地に距離的に近いとして選出された探索対象リンクが属する地図ユニットが上記地図ユニットＭ１の他にもあり、たとえば図５に示すように、それを地図ユニットＭ２とすると、この地図ユニットＭ２においてすべての探索対象リンクを対象として探索を行う全リンク探索対象範囲は、たとえば網掛けした範囲５０で示され、地図ユニットＭ１のときの網掛けした範囲４０とは異なっている。
このように、複数の地図ユニットＭ１、Ｍ２に属する複数の探索対象リンクが選出された場合は、最終的に採用する探索対象範囲は、図６に示すように、地図ユニットＭ１の全リンク探索対象範囲と地図ユニットＭ２の全リンク探索対象範囲とを合成したより広い範囲６０とする。
【００３０】
次に、上記のようにして選出された探索対象範囲につき、経路探索部１３２が図３の２地点間探索処理のフローチャートを実行する。
最初に経路探索処理を実施する場合に必要な各種のコスト係数を係数設定部１３３にて決定する（ステップ２００）。このコスト係数としては、ここでは探索条件の一つである道路の種別に応じた重み付けを行うためのリンクコスト係数Ｎと前述のＡ＊コスト換算係数Ｋとを用い、それぞれ途中地点でのリンク長、途中地点から目的地までの直線距離ｄ（ａ）にかける。
リンクコスト係数Ｎは、リンクに応じて可変に設定し、ユーザーが選定した探索モードが「一般道路優先探索」モードであれば、有料道路上のリンクコスト係数Ｎの値を大きくして有料道路を選定しにくくし、これとは反対に「有料道路優先探索」モードであれば有料道路上のリンクコスト係数Ｎの値を小さくして有料道路を選定しやすくする。
【００３１】
たとえば、「一般道路優先探索」モード選定時では、一般道路上のリンクに対してはリンクコスト係数を１．０としてこれをリンク長にかけた値をコストとするのに対し、有料道路上のリンクに対してはリンクコスト係数を１０．０としてこれをリンク長にかけた値をリンクコストとする。
一方、「有料道路優先探索」モード選択時では、一般道路に対してはリンクコスト係数を１．０としてこれをリンク長にかけた値をリンクコストとするのに対し、有料道路に対しては有料道路のリンクコスト係数を０．５としこれをリンク長にかけた値をリンクコストとする。
【００３２】
なお、リンクコスト係数の値は、上記の値に限定されるものではなく、道幅、リンク種別（本道、側道、ジャンクションなど）、通行規制情報等のように、リンクに関する他の属性情報を絡めて決定してもよい。
さらに交差点で右左折する際のコストや別の道路へ移る際のコストをノードコストとして、このノードコスト分をさらに含めてリンクコスト係数を決定しても良いし、全体コストを算出するときにリンクコスト係数を用いて得たリンクコストにノードコストを含めるようにしてもよい。
【００３３】
また、このリンクコスト係数の決定とともに、Ａ＊コスト換算係数Ｋを決定する。この場合、Ａ＊コスト換算係数Ｋは、選択された探索モードにおいて最小のリンクコスト係数となるリンクコスト係数の値以下となる値（この値は、本発明の基準値を構成する）を採用する。すなわち、Ａ＊コスト換算係数Ｋは、上記例のようにリンクコスト係数の値を設定した場合、「一般道路優先探索」モード選定時には、最小となるのが一般道路のリンクコスト係数であるからその値である１．０以下とし、「有料道路優先探索」モード選定時には最小となるのが有料道路のリンクコスト係数であるからその値である０．５以下に設定する。
【００３４】
なお、上記各種コスト係数の決定方法や数値は一例であり、リンクコストそのものの定義により具体的な決定方法や数値は異なる。
また、Ａ＊コスト換算係数Ｋについては、上記のようにして決定されたＡ＊コスト換算係数Ｋに、予め決定された１．０以上の値Ｘをかけた値を採用し、地点ａから目的地までの直線距離にかけるようにしてもよい。この場合、値Ｘは探索モードに応じて可変にしても良いし、ノードコストや道路の曲折に応じて設定しても良い。
【００３５】
上記二つのコスト係数を決定したら、続いて出発地リンクが属する地図ユニットを地図情報記憶部１２０から読み込む（ステップ２０１）。そして、出発地リンクを候補リンクとして全体コストｇ（ａ）を各種コスト係数やリンク長、直線距離ｄ（ａ）から算出する（ステップ２０２）。この全体コストが最小となる候補リンクを選出して基準リンクとする（ステップ２０３）。
【００３６】
ここで、この基準リンクが存在しない場合であるか、あるいは基準リンクの全体コストが探索制限コスト（初期値は無限大）より大きいといった条件を満たすか否かを判定する（ステップ２０４）。基準リンクが存在しないか、または上記条件を満たしていればそれぞれ「経路が見つからない」、「経路が求められた」として２地点間探索処理を終了する。これに対し、基準リンクが存在しており、上記条件を満たしていなければ、選択した基準リンクの探索動作を続行する。
【００３７】
すなわち、基準リンクの探索動作を続行する場合には、基準リンクの行き先ノードを基準ノードとし（ステップ２０５）、基準ノードが隣接ノードか否かを判定する（ステップ２０６）。隣接ノードでないと判定された場合は、探索対象リンクのうちの未選択のリンクを選択する（ステップ２０８）。隣接ノードと判定された場合は、隣接移行の処理を実施して隣接地図ユニットを取得し、現在の隣接ノードに対応する隣接地図ユニット上の相手側ノードを取得してこの相手側ノードを基準ノードとする（ステップ２０７）。そして、探索対象リンクのうちの未選択の候補リンクを選択する（ステップ２０８）。
【００３８】
基準ノードに接続して探索対象である未選択のリンクを選択したら、基準ノードに到達した経路上のコストｆ（ａ）に、少なくとも選択したリンク上のコスト（上記リンクコスト係数×リンク長）と、選択したリンクから目的地への推定コストｈ（ａ）を加算して、選択したリンクの全体コストｇ（ａ）を算出する（ステップ２０９）。
なお、この全体コストｇ（ａ）の算出にあたっては、基準ノード上でのノードコストや通行規制コスト等をさらに加算しても良い。もちろん、上記全体コストｇ（ａ）の算出は、個々のコストを加算する代わりに、リンクコスト係数に個々のコストに相当する係数値分を含ませてリンク長にかけるようにしても良い。
【００３９】
上記のようにして算出した選択リンクの全体コストは、今まで算出した全体コストのうち最小のものであったか否かを判定する（ステップ２１０）。最小でないと判定された場合は、すべての接続リンクを調べたか否かを判定する（ステップ２１４）。一方、選択リンクの全体コストが最小であると判定された場合は、選択リンクの探索結果（少なくとも、全体コスト、前リンクの特定情報を含む）を更新して候補リンクとする（ステップ２１１）。
【００４０】
次に、選択されたリンクが目的地リンクであり、かつ目的地リンクに対して今まで算出してきた全体コストのうちで最小のものであったか否かを判定する（ステップ２１２）。判定結果が否であれば、基準ノードに接続するリンクをすべて調べたか否かを判定する（ステップ２１４）。これに対し目的地リンクでありかつ最小と判定された場合は、接続リンク情報（少なくとも到達した目的地リンクの特定情報を含む）と探索制限コスト（到達したリンクの全体コストに等しい）を更新する（ステップ２１３）。
【００４１】
続いて、基準ノードに接続するリンクをすべて調べたか否かを判定する（ステップ２１４）。未調査の接続リンクがあれば、探索対象リンクのうち未選択の候補リンクを選択し（ステップ２０８）、全体コストが最小になるか否か等の処理を繰り返す。一方、未調査のリンクがなければ、候補リンクのうち全体コストが最小のものを次の基準リンクとして選出する（ステップ２０３）。以下、同様の処理がなされる。
【００４２】
上記経路探索により図１０に相当する検索を行った場合の結果を、図７に示す。この場合、探索対象の地図ユニットは、角点で囲った範囲３００で合計８０ユニットとなり、またリンクの探索対象範囲も網掛けした部分となって図１０の場合と変わらないものの、探索対象リンクは、出発地点ＳＴ周辺の太線で囲った全リンク探索対象範囲３１０中にある１２個の地図ユニットの三つの一般道路上のリンクＧ２、Ｇ３、Ｇ４およびこれらより主要な一つの道路上のリンクＴ１と、目的地ＤＥ周辺の太線で囲った全リンク探索対象範囲３２０中にある９個の地図ユニットの二つの一般道路上のリンクＧ６、Ｇ８と、残りの地図ユニット（一般道路は記録されているものの、これらの一般道路を探索対象から外すので、これらは理解の便宜上、同図中では省略されている）の三つの主要な道路上のリンクＴ１、Ｔ２、Ｔ３とだけになる。この結果、上記残りの地図における一般道路上のリンクの探索が不要となり、探索対象リンクが大幅に減少することとなる。なお、上記地図ユニット中、ノードはその図示を省略してある。
【００４３】
本発明の第１の実施の形態のナビゲーション装置は、経路探索条件が変わっても適切な推定コストを得ることができ、経路探索の処理負荷を軽減して探索時間を短くすることが可能となる。また、地図ユニットの探索対象となるリンクの種類を出発地や目的地の周辺で変わるようにしたので、たとえ階層が同じ地図ユニットでも、全リンクにつき探索対象とする必要がなくなり、経路探索の処理負荷が軽減でき探索時間を短くすることが可能となる。
【００４４】
図８は、本発明の第２の実施の形態のナビゲーション装置による探索結果の例を示す。このナビゲーション装置は、経路探索部１３２が地図情報記憶部１２０から読み出す地図ユニットが第１の実施の形態のナビゲーション装置の場合と異なる。すなわち、地図情報記憶部１２０は、一般道路を含むより詳細でより狭い範囲に区分された地図ユニットに加え、これより大きな区分（上記小区分の６４個分に相当）で一般道路より主要な道路情報のみを付した地図ユニットの少なくとも２層の地図情報を有している。
【００４５】
また、経路探索部１３２は、図７の場合よりも広い探索対象範囲（角点の範囲内）４００を地図情報記憶部１２０から読み出し探索することになるが、出発地ＳＴの周辺の太線で囲った探索対象範囲３１０中にある１２個の地図ユニットと、この下の８個の地図ユニット（これらの地図ユニットには一般道路が記録されているが、探索対象からは外されるので、これらは理解の便宜上、同図中では省略されている）と、目的地ＤＥ周辺の太線で囲った探索対象範囲３２０中にある９個の地図ユニットとは全リンク探索対象範囲となり図７の場合と同じであるが、それらの残りの範囲は三つのより大きな区分で一般道路に比べより主要な道路情報のみを記録した大きい地図であり、ユニット特定リンク探索対象範囲を構成している。
この結果、地図ユニットは、小さい地図ユニットが２９個と大きい地図ユニットが３個の合計３２個の地図ユニットで済むことになる。なお、探索対象のリンクは、図７の場合と同じである。
【００４６】
なお、本発明のナビゲーション装置は、現在位置を検出する場合、図１の現在位置検出部１１０や現在位置演算部１３１のようにハイブリッド方式に限られず、ＧＰＳシステムを利用した測位と自律方式による測位のいずれか一方だけでも良いし、あるいは携帯電話等を利用したものであっても良い。
また、地図情報記憶部１２０は、地図情報を記録したＤＶＤ（Ｄｅｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、メモリカード、通信により配信された地図情報を記憶するメモリなどいずれでも良い。
【００４７】
経路探索部１３２でのＡ＊アルゴリズムの実行にあたっては、出発地から目的地に向かって順次探索していくようにしても良いが、目的地から出発地に向けて順次間作したり、出発地から目的地に向かって順次探索しながら、同時に目的地から出発地に向けて順次検索していくようにしても良い。
【００４８】
これらのほかに、探索対象範囲の決定方法では、全リンクを探索対象とする範囲を、一律の範囲、たとえば、直径２０Ｋｍの領域内に含まれる地図ユニットとし、その探索範囲を超えた範囲では主要道路以上の道路のみを探索の対象にしても良い。または個々の地図ユニットにより異なる範囲を設定してもよい。
さらに、全リンクの探索対象範囲、すなわちより主要な道路に到達可能な保障が得られる範囲を予めオフラインで設定して地図情報に記録しておいても良い。あるいは、探索時に選ばれた地図ユニットを参照してどの探索範囲を採用するかを決定してもよい。
探索時に決定する場合は、通常、道路ネットワーク密度により到達可能なことを保障する範囲が変わるので、地図ユニットに含まれる道路ネットワーク密度、リンク数、ノード数、地図データサイズ等より異なる広さの探索対象範囲を採用しても良い。これらを調べることで簡単に探索対象範囲を区別することが可能である。また、探索対象範囲を複数設けたり、多層階層化しても良い。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、経路探索の処理負荷を軽減して探索時間を短縮することが可能な経路探索装置、ナビゲーション装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態のナビゲーション装置の構成を示すブロック図
【図２】 経路探索処理のフローチャート
【図３】 ２点間探索処理のフローチャート
【図４】 探索対象範囲の一例
【図５】 探索対象範囲の別の例
【図６】 最終的な探索対象範囲の例
【図７】 探索対象範囲を限定した例での探索対象リンクを示す図
【図８】 本発明の第２の実施の形態のナビゲーション装置により異なる階層の地図ユニットを利用した例の探索対象リンクを示す図
【図９】 Ａ＊アルゴリズムの説明図
【図１０】 従来のＡ＊アルゴリズムにより探索対象範囲を限定した場合の探索対象リンクの例
【符号の説明】
１００ ナビゲーション装置
１１０ 現在位置検出部
１２０ 地図情報記憶部
１３０ 演算処理部
１３１ 現在位置演算部
１３２ 経路探索部
１３３ 係数設定部
１３４ 経路誘導部
１４０ メモリ
１５０ 入力部
１６０ 表示部
１７０ 音声出力部
Ｇ１〜Ｇ９ 一般道路上のリンク
Ｔ１〜Ｔ５ 主要な道路上のリンク
ＳＴ 出発地点
ＤＥ 目的地点
Claims (6)
- Ａ＊アルゴリズムに基づいて、起点と終点の間の候補地点を順次更新して前記起点から前記終点までの経路を求める経路探索装置において、前記起点と前記候補地との間のリンクコストの合計値と、複数リンクにおける単位距離あたりのリンクコストの最小値以下の基準値を前記候補地点から終点までの直線距離に乗じたコストとの和を示す候補地点経由コストを算出する候補地点経由コスト算出手段と、前記起点と前記終点の間の複数の前記候補地点の中で、前記候補地点経由コスト算出部で得られる前記候補地点経由コストが最小となる候補地点に接続された地点を新たな候補地点として追加更新する候補地点追加部とを備え、前記起点から前記候補地点追加部で候補地点を順次追加して前記終点までの経路を求めることを特徴とする経路探索装置。
- 前記候補地点経由コスト算出部は、前記基準値が予め入力された探索条件に応じて異なることを特徴とする請求項１に記載の経路探索装置。
- 前記候補地点経由コスト算出部は、前記基準値に１以上の係数を乗ずる係数設定部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の経路探索装置。
- 請求項１乃至請求項３のいずれかの経路探索装置と、現在位置を特定する現在位置特定部と、目的地を入力する入力部と、少なくリンク情報を記憶した地図情報記憶部とを備え、前記経路探索装置が、前記現在位置特定部で特定された現在位置を前記起点とし、前記入力部で入力された前記目的地を前記終点として、前記地図情報に記憶されたリンク情報を用いて前記現在位置から前記目的値までの経路を探索することを特徴とするナビゲーション装置。
- 前記経路探索部は、前記基準値を探索モードに応じて変更することを特徴とする請求項４に記載のナビゲーション装置。
- 前記経路探索部は、前記基準値に１以上の係数をかける係数設定部を有することを特徴とする請求項４または請求項５に記載のナビゲーション装置。
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