JP4513073B2 - ナビゲーション装置およびプログラム - Google Patents
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Description
本発明は、出発地から目的地まで経路探索するナビゲーション装置において、階層構造の地図データを格納した情報記憶手段と、前記情報記憶手段から階層構造の地図データを読み出し、順次上位階層に移行して各階層における出発地側探索領域内、目的地側探索領域内をそれぞれ経路探索し、前記出発地側探索領域と前記目的地側探索領域とが重なった階層における最短コスト経路を取得する経路探索手段とを備え、前記経路探索手段は、前記取得した最短コスト経路のコストに対し、前記最短コスト経路を取得した階層よりさらに上位階層で探索して取得した経路のコストが小さいとき、該上位階層で探索して取得した経路を前記最短コスト経路とすることを特徴とする。
また、本発明は、出発地から目的地まで経路探索するナビゲーション装置におけるナビゲーション処理を制御するプログラムにおいて、情報記憶手段から階層構造の地図データを読み出すステップ、順次上位階層に移行して各階層における出発地側探索領域内、目的地側探索領域内をそれぞれ経路探索し、前記出発地側探索領域と前記目的地側探索領域とが重なった階層における最短コスト経路を取得するステップ、前記取得した最短コスト経路のコストに対し、前記最短コスト経路を取得した階層よりさらに上位階層で探索して取得した経路のコストが小さいとき、該上位階層で探索して取得した経路を前記最短コスト経路とするステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。
図1は本実施形態に係るナビゲーション装置の例を示すブロック図である。出発地や目的地の情報を入力するキーボード、マウス、タッチパネル、操作キー等からなる入力装置1、現在位置に関する情報を検出する現在位置検出装置2、各階層が複数ブロックからなる階層構造の地図データ、交差点データ、経路の探索に必要なナビゲーション用データ、経路案内に必要な表示/音声の案内データ、さらに地図の表示、経路探索、音声案内等の案内を行うためのプログラム(アプリケーション及び/又はOS)等を記憶した情報記憶装置3、階層構造の地図データを読み出し、出発地側、目的地側それぞれ所定領域内を経路探索し、探索領域の重なった範囲で最短コスト経路を取得する経路探索手段4a、経路探索手段により探索された経路の品質をコストの比較により判定し、経路探索手段による探索処理を制御する制御手段4bを備え、ナビゲータ処理手段として地図の表示処理、経路案内に必要な表示/音声案内処理、さらにシステム全体の制御を行う中央処理装置4、車両の走行に関する情報である、例えば道路情報、交通情報を送受信したり、車両の現在位置に関する情報を検出したり、さらに現在位置に関する情報を送受信したりする情報送受信装置5、経路案内に関する情報を出力するディスプレイやスピーカその他の出力装置6から構成されている。
ここでは、4階層構造の地図データを用いる場合の処理手順を示している。階層構造を持つ地図データは、各階層とも所定領域(データ量の多い地域ほど狭い)の複数ブロックから構成され、下位階層は全ての道路データを有する詳細地図データ、上位の階層ほど主要な道路データのみ有する広域の地図データから構成されている。まず、階層1の詳細な地図データを用いて出発地側、目的地側の所定領域についてそれぞれ経路探索し(ステップS1、S2)、これら両領域で探索した経路に重なりがあれば最短コスト経路としてそのコストを求める(ステップS3)。次いで、階層1の探索で到達した各領域の境界ノードに対応する階層2のノードを取得し(ステップS4、S5)、これら各ノードを起点として経路探索を行って各ノードの到達コストを保持し(図の星印はコストを保持していることを示す)、階層2の出発地側、目的地側の領域で探索した経路に重なりがあり、つながった経路のコストが階層1で取得した最短コスト経路のコストより小さければ、最短コスト経路のコストを更新する(ステップS8)。以後、同様に階層3で出発地側、目的地側の領域で探索し、両領域で探索した経路の重なりがあり、つながった経路のコストが下位階層で取得した最短コスト経路のコストより小さければ、最短コスト経路のコストを更新し、最上位階層4へ移行する(ステップS9〜S15)。最上位階層4では必ず経路はつながる筈なので、目的地側から探索を行い(ステップS16)、最上位階層4で得られた経路のコストがそれより下位階層での最短コスト経路のコストより小さければ最短コスト経路のコストを更新する(ステップS17)。このように最短コストの経路が求まるまで各階層での探索を継続することにより取得した経路の品質(コスト)を保持する。また、各階層においてノードの到達コストが最短コスト経路のコストより大きい場合には、以降のノードに対してはコスト付けを行わないとともに、上位階層へ移行する場合には、出発地側と目的地側の境界ノードの中で最小到達コストの和が最短コスト経路のコストより大きい場合には経路探索を終了するようにしたので(詳細は後述)、探索時間の短縮も図ることができる。
まず、出発地の探索開始地点と目的地の探索開始地点を設定する(ステップS101)。これらの地点は、例えば、図4に示すように、出発地Sに直近の探索対象道路上のノードSN1(図4(a))、目的地Dに直近の探索対象道路上のノードDN1(図4(b))として設定される。次いで、出発地/目的地の探索において探索階層を最下位層とし(ステップS102)、出発地側、目的地側の一定領域内をダイクストラ法を用いて探索する(ステップS103、104)。道路には、高速道路、有料道路、国道、主要地方道、県道、細街路等の道路種別や、右左折禁止、一方通行等の交通規制の有無、リンク長、道路の幅員、車線数等によって、それぞれ、リンク又はリンク間(ノード)に各種のコストが設定されており、ダイクストラ法により出発地から目的地までの経路を探索してこれらコストを加算していき最短コストの経路を求める(詳細は後述)。この探索で、出発地側探索領域と目的地側探索領域が重なるか否か判断し(ステップS105)、重なる場合には、探索領域の重なった範囲で最短コスト経路を算出する(ステップS106)。
探索対象の階層の出発地側/目的地側の一定領域内でコスト付け対象ノードを検索し(ステップS201)、コスト付け対象の全てのノードにコスト付けが行われたか否か判断し(ステップS202)、対象ノード全てにコスト付けが行われていない場合、コスト付け対象ノードの到達コストを取得する(ステップS203)。例えば、図6(黒丸は探索対象領域におけるコスト付け対象ノードを示す)において、コスト付け対象ノードN3が、ノードN1、N2を経由する経路上のノードでその到達コストとして300を取得する。次いで、コスト付け対象ノードに接続する全てのリンクを取得し(ステップS204)、取得した全てのリンクで探索したか否か判断する(ステップS205)。全てのリンクで探索していない場合、コスト付け対象ノードの隣接ノードの到達コストを取得する(ステップS207)。図6の例で、コスト付け対象ノードN3の隣接ノードをN4とし、他のノードNmを経由してきた経路で隣接ノードN4に到達コスト500が設定されていたとして、この値を取得する。次いで、リンクコスト/リンク間(ノード)コストをコスト付け対象ノードの到達コストに加算し(ステップS208)、加算したコストが最短コスト経路のコストを超えているか否か判断し(ステップS209)、超えていない場合はステップS208で求めたコストがステップS207で取得した隣接ノードの到達コストを超えているか否か判断する(ステップS210)。図6の例では、コスト付け対象ノードN3に加算するリンクのコストLCは150であり、これを加算すると隣接ノードN4の到達コストは450となる。一方、既に取得されている最短コスト経路のコストが700であると仮定すると、コスト付け対象ノードN3にリンクコストLCを加算した隣接ノードN4のコストは450で最短コスト経路のコスト700より小さく、さらに、隣接ノードN4に既に設定されている到達コスト500より小さいので、隣接ノードN4の到達コストを450に登録更新して、ステップS205に戻り同様の処理を行う。
探索対象の階層が最上位階層か否か判断し(ステップS301)、最上位階層でない場合は、出発地側上位移行ノード(領域境界ノード)の中で最小到達コストノードを検索し(ステップS302)、出発地側上位移行ノードの1つでも到達コストが設定されているか否か判断する(ステップS303)。次いで、目的地側上位移行ノード(領域境界ノード)の中で最小到達コストノードを検索し(ステップS304)、目的地側上位移行ノードの1つでも到達コストが設定されているか否か判断する(ステップS305)。出発地側、目的地側とも上位移行ノードが設定されている場合、出発地側/目的地側それぞれの上位移行ノードの中での最小コストの合計が最短コスト経路のコストより小さいか否か判断し(ステップS306)、各上位移行ノード最小コストの合計が最短コスト経路のコストより小さいときには、経路探索を続行する。ステップS303、ステップS305で到達コストが設定されていない場合は上位階層へ移行しての探索は行わず、ステップS306で出発地側/目的地側それぞれの上位移行ノード最小コストの合計が最短コスト経路のコストより大きい場合には、上位階層で探索しても最短コスト経路は存在しないので経路探索を終了する(ステップS308)。
図8は上位階層へのコスト付け処理フローを示す図、図9は上位階層へのコスト付けの例を示す図である。
図8において、探索した階層の一定領域内に存在する全ノードを取得する(ステップS401)。探索した階層はダイクストラ法で一定領域内の全ノードに対してのコスト付けは完了している。これら全ノードに対して上位階層へのコスト付け判定が終了したか否か判断し(ステップS402)、終了してない場合、着目している該当ノードは探索した階層の一定領域内の境界に存在するノードか否か判断し(ステップS403)、境界ノードでない場合はステップS402に戻り処理を継続する。この処理は上位階層に上げるノードは境界ノードだけとする処理である。ついで、境界ノードである場合は、該当ノードが上位階層の一定領域内(境界を含む)に存在するか否か判断し(ステップS404)、上位階層の一定領域内(境界を含む)に存在しない場合は探索の継続ができないのでステップS402に戻って、処理を継続する。該当ノードが境界ノードであり、かつ該当ノードが上位階層に存在する場合は、該当ノードに接続する全てのリンクを取得し(ステップS405)、該当ノードに接続する全てのリンクで探索したか否か判断する(ステップS406)。境界ノードに接続する全リンクでの探索は、探索階層での最短コスト経路の探索処理であり、上位階層へコスト付けする処理の段階では、探索階層での最短コスト経路の取得処理を並行して行っている。例えば、図9において、探索階層での探索処理により、出発地側の5つの境界ノードのコストが、それぞれ200、400、800、1100、1400であり、目的地側の5つの境界ノードのコストが300、500、700、1100、1200であるものとすると、これらのノードを上位階層にそのまま上げるとともに、探索階層での5つの境界ノード間を経路探索して上位階層へのコスト付けと並行して最短コスト経路を探索する。
Claims (6)
- 出発地から目的地まで経路探索するナビゲーション装置において、
階層構造の地図データを格納した情報記憶手段と、
前記情報記憶手段から階層構造の地図データを読み出し、順次上位階層に移行して各階層における出発地側探索領域内、目的地側探索領域内をそれぞれ経路探索し、前記出発地側探索領域と前記目的地側探索領域とが重なった階層における最短コスト経路を取得する経路探索手段とを備え、
前記経路探索手段は、前記取得した最短コスト経路のコストに対し、前記最短コスト経路を取得した階層よりさらに上位階層で探索して取得した経路のコストが小さいとき、該上位階層で探索して取得した経路を前記最短コスト経路とすることを特徴とするナビゲーション装置。 - 前記経路探索手段は、前記最短コスト経路を取得した階層より上位階層において出発地側探索領域内、または目的地側探索領域内で探索途中の到達コストが既に取得した最短コスト経路のコストを超えたとき、それ以降のノードに対するコスト付けをしないことを特徴とする請求項1記載のナビゲーション装置。
- 前記経路探索手段は、前記最短コスト経路を取得した階層より上位階層において出発地側探索領域内、または目的地側探索領域内の境界ノードに到達コストが設定されていないとき、経路探索を終了することを特徴とする請求項1記載のナビゲーション装置。
- 前記経路探索手段は、前記最短コスト経路を取得した階層において出発地側探索領域内、目的地側探索領域内の境界ノードの中で、それぞれ最小コストのノードを検索し、該ノードのコストの合計が既に取得した前記最短コスト経路のコストより大きいとき、上位階層への移行を止めて経路探索を終了することを特徴とする請求項1記載のナビゲーション装置。
- 前記経路探索手段は、前記最短コスト経路を取得した階層において出発地側探索領域内、または目的地側探索領域内の境界ノードに対応する上位階層におけるノードに隣接したノードへの到達コストが既に取得した前記最短コスト経路のコストを超えたとき、それ以降のノードに対するコスト付けをしないことを特徴とする請求項1記載のナビゲーション装置。
- 出発地から目的地まで経路探索するナビゲーション装置におけるナビゲーション処理を制御するプログラムにおいて、
情報記憶手段から階層構造の地図データを読み出すステップ、
順次上位階層に移行して各階層における出発地側探索領域内、目的地側探索領域内をそれぞれ経路探索し、前記出発地側探索領域と前記目的地側探索領域とが重なった階層における最短コスト経路を取得するステップ、
前記取得した最短コスト経路のコストに対し、前記最短コスト経路を取得した階層よりさらに上位階層で探索して取得した経路のコストが小さいとき、該上位階層で探索して取得した経路を前記最短コスト経路とするステップ、
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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