JP4638010B2 - 地理的データベースのための形状及び曲率を自動生成する方法及びシステム - Google Patents

Description

【０００１】
（関連出願の説明）
本出願は、本出願と同日出願された代理人整理番号Ｎ００２７ＵＳの「地理的データベースのために形状地点データを自動的にセンターライン調整するための方法とシステム」と題した同時係属出願に関係しており、本明細書において、同文献の開示全体を参考文献として援用する。
【０００２】
（発明の背景）
本発明は、地理的データベース用の道路の位置と形状を表すために、地理的範囲内に在る道路に関するデータを収集し、収集されたデータを使うための処理とシステムに関する。
【０００３】
地理的データベースには様々な用途がある。地理的データベースは、インターネットアプリケーションと並んで、車載ナビゲーションシステム、パーソナルコンピュータ、ネットワーク化されたコンピュータ環境、様々な他の種類のプラットフォームで使われる。地理的データベースは、様々な種類のアプリケーションで使われ、地図表示、ルート計算、ルート案内、トラックフリートの配備、交通制御、電子職業別電話帳、緊急サービス等を含む多くの異なる機能を提供する。地理的データベースが運転手支援の際に発揮する様々なタイプの特徴として、障害物の警告と回避、カーブ警告、先進的クルーズコントロール、ヘッドライトの照準合わせ等を挙げることができる。
【０００４】
このような種類の機能を提供するため、地理的データベースは、対象地理的範囲内の物理的特徴を示すデータを含んでいる。地理的データベースが表す物理的特徴には、道路、対象地点、鉄道線路、水域、交差点等が含まれる。通行可能な道路についていえば、地理的データベースには、道路の地理的座標、道路区分に沿った制限速度、交通信号の位置、道路交差点での進路変更制限、住所範囲、通りの名前等のような表示される道路の様々な特徴に関するデータが含まれている。地理的データベースは、更に、対象地域の対象地点に関する情報を含むことができる。。対象地点としてレストラン、ホテル、空港、給油スタンド、スタジアム、警察署等が含まれる。
【０００５】
地理的データベース用の情報収集は重要な作業である。最初の情報収集が重要な仕事であることは勿論、地理的データベースを定期的に更新することも必要である。例えば、新しい通りが建設されたり、通りの名前が変わったり、交通信号が設置されたり、進路変更制限が既存の道路に加わったりする。細かい新しいレベルの詳細事項が、既存の地理的データベースにおいて表されている地理的特徴に加わることもある。例えば、地理的データベースの道路に関する既存データに、車線幅、路肩サイズ、車線境界線、住所範囲、歩道、自転車専用道路等の情報が加われば、質が高まる。従って、地理的データベースに関する情報収集は継続する必要がある。
【０００６】
地理的データベースのデータで最も重要なタイプに含まれるものとして、道路の位置と形状（即ち、形）を挙げることができる。ＧＰＳシステムを使うと、地球の表面上での自分の地理的座標を決めることができる。しかし、自分がどの道路にいるかを知るには、自分の回りの道路に関する地理的座標を知り、自分の地理的座標を道路の地理的座標と関係づけなければならない。地理的データベースで道路の位置と形状をどう表すかは、地理的データベースの有効性に影響する重要な考慮事項である。地理的データベース中に道路をどのように表すかは、地理的データベース中のデータを使用できるアプリケーションの種類に影響を及ぼす。
【０００７】
地理的データベースは、道路に沿った地点の地理的座標を識別することによって道路の位置を表している。先行技術の方法による場合、地理的データベースの開発技術者は、地理的データベース中の道路を表すために使われる道路に沿った地点を選ぶ段階を実行していた。地理的データベースの開発技術者は、道路の画像に注目し、画像を注目しながら、道路を表すために使われる画像から地点の位置を判断していた。
【０００８】
データベース開発技術者が注目する道路画像は、様々な手段で得ることができる。道路画像を得る一つの方法は、道路の航空写真を使うことであった。道路画像を得る別の方法は、道路に沿って運転中に得られたＧＰＳデータの跡に注目することである。道路画像を得る更に別の方法は、地上で撮影した写真を使うことであった。道路画像をどんな方法で得たにせよ、地理的データベース開発技術者は道路画像から地点を選択し、これら地点の地理的座標を使用し地理的データベース中に道路を表した。真っ直ぐな道路区分では、データベース開発技術者は、真っ直ぐな道路区分の各端の交差点に関する地理的座標を特定していた。曲がった道路区分の場合、データベース開発技術者は、道路区分の曲がった部分に沿って一つ又はそれ以上の地点を選択し、道路の位置を判断していた。
【０００９】
このプロセスは良好ではあったが、改良の余地はある。道路に沿った地点を選択できる他の画像と同様に、航空写真が提供する詳細な情報量にも限界がある。加えて、道路の航空写真や他の種類の画像は、地理的特徴に関する一定の種類のデータだけを得るのに有効である。例えば、道路の航空写真は、道路標識の位置又は道路に沿った住所範囲を識別するのには有効でない。従って、航空写真を使って道路の位置の地理的座標を決める場合、地理的データベース開発技術者は、航空写真が示す道路区分に沿って物理的に移動し、航空写真から識別できない特徴に関するデータを得ることが更に必要である。これでは地理的データベースの情報を得るための費用が増す。同様の制約は他の方法で得られる画像にも存在する。
改良する余地が残る別の部分は一貫性に関係する部分である。道路を表すために道路画像を使って道路に沿った地点を決める場合、どの地点を選ぶかは、地理的データベース開発技術者の判断にある程度左右される。従って、異なる地理的データベース開発技術者の間では、道路を表すのに選ばれる地点に一貫性を欠くことがある。これは道路の曲がった部分に特に当てはまる。
従って、地理的データベースの物理的特徴の位置に関するデータを収集するには、プロセスを改良する必要がある。加えて、道路の位置と形状に関するデータを収集した後に収集データを使って地理的データベース中に道路を示すには、プロセス及び／又はシステムを改良する必要がある。
【００１０】
（発明の概要）
これら及び他の目的に取り組むために、本発明は、地理的範囲に位置する道路に関するデータを収集し、地理的データベース用に道路の位置と形状を表示するために収集されたデータを使用するためのプロセスとシステムを含んでいる。データは、路上運転される車両に搭載された装置を使って収集される。収集されたデータは、道路に関する種々の特性を示す。収集されたデータは、特定の時間における道路に沿った車両のおおよその位置（即ち、地理的座標）を示すデータを含んでいる。更に、収集されたデータは、特定の時間に車両の加速度と速度を示すデータを含むことができる。移動中に収集されたデータは、融合され平滑化される。移動中に収集されたデータは、規定されたレベルの精度を地理的データベースに提供するために必要なデータを自動的に選択するプログラムにより処理され、この地理的データベースは、道路の位置及び／又は形状を表すデータを始めとした道路を示すデータを含んでいる。プログラムにより選択されたデータは、地理的データベースに記憶される。
【００１１】
（好適実施形態の詳細な説明）
（Ｉ）概観
図１から２０Ｄを参照し、第一実施形態を述べる。図１は地理的データベースの第一次コピー１００を示す。地理的データベースの第一次コピー１００は、カバレージ１０８の地理的特徴を表すデータ１０２を含んでいる。カバレージ１０８は、米国のような国全体に対応していてもよい。代替例としての地理的データベースの第一次コピー１００は、米国／カナダ／メキシコ、又はフランス／ドイツ／イタリーなどのような複数の国に対応していてもよい。別の代替例としての第一次コピー１００は、米国の西海岸又は中西部のような国内の単一の地域のみを表していてもよい。地理的データベースの第一次コピー１００は、カバレージ１０８に関連する最新データを有するコピー又はバージョンとして維持される。地理的データベースの第一次コピー１００は、カバレージ全体１０８中の物理的特徴を表すデータを含むが、カバレージ１０８の部分は、地理的データベース中のデータにおいては表されない地理的特徴を含んだり、又は散在するカバレージを含んでいたりする。
【００１２】
上記のように、地理的データベースの第一次コピー１００のデータ１０２は、カバレージ１０８中の地理的特徴を表す。データ１０２は、表された地理的特徴の様々な属性を含んでいる。例えば、地理的データベースの第一次コピー１００には、道路を表すデータと、路上の位置の地理的座標、道路に沿った地点における曲率、道路の通りの名前、道路に沿った住所範囲、道路の交差点での進路変更制限等のような道路の属性を示すデータが含まれている。地理的データ１０２には、カバレージ１０８内の対象地点に関する情報を含むことができる。対象地点として、ホテル、レストラン、博物館、スタジアム、事務所、車販売店、車修理工場等が含まれている。地理的データ１０２には、対象地点の位置に関するデータが含まれている。更に、地理的データ１０２には、市、町、他の地域共同体のような場所に関する情報を含むことができる。地理的データ１０２は、他の種類の情報を含むことができる。
【００１３】
地理的データベースの第一次コピー１００は、更新され、拡大され、及び／又は、さもなければ定期的且つ継続的に修正される。地理的データベースの第一次コピー１００は、物理的には第一位置１１４に置かれている。一実施形態の場合、地理的データベースの第一次コピー１００は、一つ又はそれ以上のハードドライブに記憶され、アムダル又はＩＢＭ大型コンピュータのような大型コンピュータ１１６へアクセスされる。一つ又はそれ以上のバックアップコピーも維持されている。
ある実施形態の場合、地理的データ１０２は、イリノイ州ローズモントのナビゲーションテクノロジー社により維持され作成される。しかし、本明細書が開示する発明概念は、特定のソースのデータに制限されるものでないと理解されるべきである。
【００１４】
図２に示すように、地理的データベースの第一次コピー１００を使って派生データベース製品１１０を作成する。第一次コピー１００からの派生データベース製品１１０は、第一次コピー１００の全データの一部だけを含むことができる。例えば、派生データベース製品１１０は、第一次コピー１００のカバレージ１０８内に位置する一つ又はそれ以上の特定地域だけに関係するデータを含んでいる。
派生データベース製品１１０は様々なアプリケーションに使われる。例えば、派生データベース製品１１０はルート計算、ルート誘導、車両ポジショニング、地図表示のようなナビゲーション関連アプリケーションに使われる。派生データベース製品１１０は障害物回避、自動クルーズコントロール、事故回避、カーブ自動検知、ヘッドライト自動照準合わせ等のような車両の安全性又は制御機能を提供するアプリケーションに使われる。派生データベース製品１１０は又、電子イエローページ等のような他種類の機能のために使うことができる。
【００１５】
派生データベース製品１１０は、様々な種類のコンピュータ・プラットフォーム１１２に使われる。例えば、派生データベース製品１１０は、（車載ナビゲーションシステムや手に持つ携帯用ナビゲーションシステムのような）ナビゲーションシステム、（デスクトップやノート型コンピュータを含む）パーソナルコンピュータ、（パームパイロット型装置、ポケットベル、電話、パーソナルデジタル用具等のような）他の種類の装置に使われる。派生データベース製品１１０は更に、インターネットを含むネットワーク化されたコンピュータ・プラットフォーム及び環境に使うことができる。
【００１６】
第一次コピー１００から作られた派生データベース製品１１０のフォーマットは、データベースの第一次コピー１００を維持するフォーマットと違っていてもよい。派生データベース製品１１０のフォーマットは、インスールされた製品をプラットフォーム上で容易に使えるようにするフォーマットとすることができる。派生データベース製品１１０は又、製品が位置する媒体上に圧縮されたフォーマットの形で記憶することができる。
【００１７】
派生データベース製品１１０を記憶する媒体は、製品をインスールするハードウエアプラットフォームに適した媒体とすることができる。例えば派生データベース製品は、ＣＤ−ＲＯＭディスク、ハードディスク、ＤＶＤディスク、フラッシュメモリ、又は現在又は将来利用可能な他のタイプの媒体に記憶される。
前述のように地理的データベースの第一次コピー１００は、カバレージ１０８に関する最新のデータを含んでいる。地理的データベースにおける第一次コピー１００のデータ１０２のカバレージを定期的に更新、チェック、拡大するためのプロセスが用いられる。データベースのカバレージを拡大することには、地理的データベース中の記録では今まで表されていなかった地理的特徴を示すためにデータ記録を追加することが含まれる。例えば（図１の範囲１０８のような）カバレージ内には、表されていないサブエリアが存在し得る。また、データベースのカバレージを拡大することには、新しい拡張、例えば新しい細分化のためにデータを加えることが含まれる。また、カバレージを拡大することは、既に表された範囲又は特徴に更なる詳細を加えることが含まれる。地理的データベースのカバレージを拡大することに加えて、データベース中の既存データを絶えず更新しチェックする必要がある。例えば、速度制限や進路変更制限は変わる可能性がある。
【００１８】
図１に戻って、データベースを更新、チェック、拡大するプロセスは、一つ又はそれ以上のフィールドオフィス１１８のスタッフにより実行される。フィールドオフィス１１８は、地理的データベースの第一次コピー１００のカバレージ１０８に対応する地理的範囲に位置している。各フィールドオフィス１１８は、全カバレージ１０８の個別の部分１２０に関連していてもよい。各フィールドオフィス１１８には、ハードウエアとソフトウエアを含む適切なコンピュータ装置が備えられており、フィールドオフィスとメインコンピュータ１１６との間でデータを交換することができる。例えば、各フィールドオフィス１１８は、様々なプログラム１２２をインストールした一つ又はそれ以上のワークステーション・コンピュータ１２１を有していてもよい。これらのプログラム１２２には、調査者がフィールドに出かけている間に収集した未処理データを処理し操作するためのプログラム、地理的データベースの第一次コピーにアクセスするためにメインコンピュータ１１６と通信するためのプログラム、地理的データベースの第一次コピーのデータを更新プロセスの一部として追加又は変更するためのプログラムが含まれている。一実施形態では、フィールドオフィス１１８とメインコンピュータ１１６はデータ通信網１２４に接続される。通信網１２４は、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、インターネット、メインコンピュータ１１６とフィールドオフィス１１８の間のデータ交換を可能にする他種類の技術のどれかにすることができる。
【００１９】
各フィールドオフィス１１８には、（本文では「調査者」と呼ぶ）一人又は複数の技術者が配属される。調査者は複数の機能を果たす。調査者は、地理的データベースの第一次コピー１００のためのデータを収集する。調査者は、地理的データベースの第一次コピー１００に、以前には含まれていなかった地理的特徴に関するデータを追加してもよい。また、調査者は、データが正しく最新であることを確認するために、データベースの第一次コピー１００に既に表されている地理的特徴に関するデータをチェックしてもよい。
【００２０】
調査者のデータ収集活動は、系統的に割り当てられる。図３の各割当ては、割当て範囲２００と関連している。割当て範囲２００は、調査者が地理的データベースの第一次コピー１００を更新又は拡大するためにデータを収集する地理的特徴を含む物理的な地理的範囲である。調査者がデータを収集する地理的特徴には、道路網が含まれる。図３は、カバレージ１０８の道路網２０６の一部を示す。
【００２１】
割当て範囲２００は、通常、カバレージ１０８の比較的小さな部分である。割当て範囲２００は、フィールドオフィスに割り当てられるカバレージの一部分１２０内であってもよい。割当範囲２００の大きさは、収集されるデータの種類、フィールドオフィスから割当範囲までの距離、割当範囲における地理的特徴の密度等のような様々な要因に左右される。例えば、割当範囲２００は、数平方マイルであったり、又は代りに数百平方マイルであったりしてもよい。
幾つかのタイプの地理的特徴に関するデータは、（上記の様に航空写真を使って）フィールドオフィスの所で収集できるが、他タイプの地理的特徴のデータを収集するには、調査者が地理的特徴を物理的に観察しなければならない。従って、調査者は、幾つかのタイプのデータを収集するために割当範囲を移動しなければならない場合がある。
【００２２】
（II）地理的データベース
地理的データベース１００（図１）は、通達地域内の道路や他の特徴に関する様々な種類の情報を含んでいる。地理的データベースに含まれる一つの重要な種類の情報は、道路の位置を定義するデータである。道路の位置は、様々な異なる方法で地理的データベース中に表される。道路の位置を示すための一方法では、表される道路に沿った位置の地理的座標が含まれている。このタイプの表示を図４、５、６で説明する。
【００２３】
図４は、図３に示された道路網２０６の一部である一つの道路区分２１０を表す。道路区分２１０は、交差点ＩＮＴ（１）と交差点ＩＮＴ（２）との間に伸びている。図５の地理的データベース１００は、道路区分２１０を表すデータ記録２２２を有する。データ記録２２２は、記録ＩＤ２２２（１）を有する。道路区分２１０を表すデータ記録２２２に記憶されているのは、道路区分の端点に位置する左と右の節点の地理的座標（例えば、緯度、経度、随意で標高、勾配、曲率）を識別するデータである。道路区分２１０では、左節点の地理的座標は交差点ＩＮＴ（１）の地理的座標に、右節点の地理的座標は交差点ＩＮＴ（２）の地理的座標に一致する。節点データ２２２（２）のために記憶される地理的座標は、絶対座標、相対座標の何れで示されてもよい。
【００２４】
幾つかのアプリケーションでは、端点間の道路区分の位置を知ることが重要である。道路区分が（地理的データベースが緯度と経度のみなら２次元、地理的データベースが緯度、経度、標高の場合は３次元で）真っ直ぐな場合、道路区分に沿った全地点の位置は、道路区分の端点にある節点の地理的座標間の直線を計算することにより求められる。しかし道路区分が（図４の道路区分２１０の様に）真っ直ぐでない場合、道路の区分に沿った地点の位置を求めるには、追加データが必要となる。一実施形態では、形状地点データをこの目的に使用する。
【００２５】
図５では、形状地点データ２２２（３）は、道路区分２１０を表すデータ記録２２２に記憶される。形状地点データ２２２（３）は、一つ又はそれ以上のエントリを有する。形状地点データ２２２（３）の各エントリは、地理的座標（例えば緯度と経度）を示すデータや道路区分に沿った個別の形状地点の標高、曲率、道路勾配のような随意の追加のデータを含んでいる。（形状地点データエントリ２２２（３）用に記憶される地理的座標、標高、曲率、道路勾配は、絶対値、相対値の何れで表されてもよい。）形状地点はその端点の間の道路区分に沿った位置である。図４の形状地点は、道路区分２１０の端点の間の位置に表される。図４に示される各形状地点に関して、エントリは、地理的データベース１００の道路区分２１０を表す記録中に記憶された形状地点データ２２２（３）に記憶される。
【００２６】
図４と５に述べた実施形態では、道路区分２１０を表すデータ記録２２２は、表された道路区分のセンターライン沿いに位置する地点を識別する形状地点データを含んでいる。代替方法により道路区分の形状を表すことができる。道路を表す方法は、道路の形状に関連していてもよい。例えば、道路を中線により分割する場合、形状地点データと節点データから成る個別のセットを使って、中線の各々の側における車線の個別のグループを表している。
【００２７】
中線で分割した道路の例を図６に示す。図６に示す様に、道路区分２１１は、中線により分割された車線を有する。図６では、形状地点に関する個別のセットは、中線の各側の車線グループに関連する。図６の道路区分を表す（図５に示す記録２２２と同じ）データベース記録は、中線の各側にある形状地点用の形状地点データに関する個別のセットを含んでいる。中線の各側の車線が形状地点データの別々のセットで表される場合、車線の各グループの形状地点は、車線が関連する車線のグル−プのセンターラインに沿って位置している。図６に示される例では、中線の各側に３つの車線がある。道路区分２１１の形状地点は、中線の各側における中央車線の中心に沿って位置する。
形状地点データを記憶するには、かなりのデータ記憶容量を必要とすることが認識できる。記憶すべきデータ量を最小にするため、様々なデータ圧縮手段を使うことができる。
【００２８】
（III）データ収集システム
道路の位置と他の地理的特徴を表すために地理的データベース１００で使われるデータは、複数のプロセスを通じて得られた結果である。図７に示す実施形態によれば、これらのプロセスは収集プロセス３００と形状地点作成プロセス３０１とを含んでいる。これらのプロセス３００及び３０１は、以下に詳述する様な装置とプログラムとを使って実行することができる。装置とプログラムとを使用する者は、割当範囲及び／又はフィールドオフィスの調査者でも、又は代りにどこか他の所にいる技術者であってもよい。
【００２９】
データ収集プロセス３００の第一段階３０２には、道路位置と形状データとを得るために道路に沿ってデータ取得装置を搭載した車両を運転することが含まれている。図８は、車両３０４に取り付けられたデータ取得装置３０３の実施形態の構成要素を示す。図８に示す様に、車両３０４に取り付けられた装置３０３は、ポジショニングシステム３０６を含んでいる。車両３０４を道路に沿って運転した時、ポジショニングシステム３０６を使って車両３０４の地理的座標を得る。図８に示す様に、ポジショニングシステム３０６は、ＧＰＳシステム構成要素３０７と慣性センサー構成要素３０８との両方を含んでいる。ＧＰＳシステム構成要素３０７は、ＧＰＳ衛星信号を使って車両３０４の地理的座標を得る。慣性センサー構成要素３０８は、車両加速度、速度、移動距離を示すデータを含む、３次元での車両３０４の相対的移動を示すデータを得る。これらのデータから相対的な地理的座標を求めることができる。
【００３０】
車両３０４には、携帯型コンピュータ３０９も含まれている。携帯型コンピュータ３０９には、データ取得プログラム３１０がインストールされる。一実施形態の場合、ＧＰＳシステム構成要素３０７、慣性センサー構成要素３０８、携帯型コンピュータ３０９は互いに接続され、ＧＰＳシステム構成要素３０７と慣性センサー構成要素３０８とによって得たデータを、携帯型コンピュータのハードドライブに記憶できるようにしている。（一代替実施形態では、第二次ＧＰＳシステムを使うことができる。第二次ＧＰＳシステムは、第一次ＧＰＳシステム構成要素３０７の収集データと慣性センサー構成要素３０８の収集データの間に相関関係を作ることができるように、ＧＰＳ衛星タイムスタンプデータを取得する。）
【００３１】
一実施形態では、ＧＰＳシステム構成要素３０７は、アシュテック社が製造したＤＧＰＳ装置を含んでいる。市販入手可能な他の適切なシステムとしては、ガーミン社、トリンブル社、サトロック社製のものがある。慣性センサー構成要素としては、（ニュージャージー州の）ＫＶＨインダストリ社が製造したジャイロスコープ装置が挙げられる。代りに、ジャイロスコープと加速度計を組み合わせた装置を使うことができる。携帯型コンピュータは、ペンティアムII互換型のノート型コンピュータとすることができる。他の製造業者の適切な装置を使うこともできる。ＤＧＰＳデータを収集するための一プロセスは、１９９７年４月１１日出願の同時係属出願番号第０８／８３４，６５２号に説明されており、その全開示事項をここに援用する。
【００３２】
図９に、道路位置データを取得するため道路３０５に沿って運転される車両３０４を示す。好適実施形態の場合、車両３０４は、道路のセンターラインに対して一貫した既知の位置で運転される。例えば車両３０４は、可能な時は何時でも道路の最も右側車線の中央で運転される。（左側通行の国の場合、車両は最も左側車線の中央で運転されることになる。）
車両３０４が道路３０５に沿って運転されると、車両３０４のデータ取得プログラム３１０（図８）は、センサーが出力したデータを取得する（図７の段階３１２）。これらのデータを「未処理のセンサーデータ」と呼ぶ。未処理のセンサーデータには、データを出力するセンサーの種類に左右される異種類のデータが含まれている。ＧＰＳ構成要素３０７は、特定の瞬間における地理的座標を示すデータを提供する。慣性センサー構成要素３０８は、特定の瞬間における車両加速度を示すデータを提供する。
【００３３】
センサー構成要素は、データを一定又は不規則な間隔で出力する。更に異なるセンサー構成要素は、データを異なる割合で出力してもよい。例えば、ＧＰＳシステム構成要素３０７が１秒毎にデータを出力するのに対し、慣性システム構成要素３０８は、０．１秒毎にデータを出力するようなことがあってもよい。データ取得プログラム３１０は、異なるセンサー構成要素から未処理センサーデータを取得し、未処理センサーデータを記憶する。データ取得プログラムが記憶するデータの各項目は、データがいつ得られたかを示すタイムスタンプ又は他の方法による年代順識別と関連付けられる。
【００３４】
図９は、車両３０４が運転される道路３０５に沿って伸びる複数の位置を、Ｘのラベルを付けて示している。ラベル付きの各位置は、車両３０４が道路３０５に沿って運転された時に車両３０４の位置を示すポジショニングシステム３０６からデータ取得プログラム３１０が一つの未処理センサーデータを取得したことに対応する。様々な理由のために、ポジショニングシステム３０６が取得したデータは、データが取得された瞬間における車両の真の位置を示していないこともある。これらの理由の幾つかとして、ＧＰＳ信号干渉、センサードリフト、キャリブレーションのエラー等を挙げることができる。
【００３５】
車両位置を示すデータを取得することに加え、車両が道路３０５に沿って運転される時には追加データが収集される。例えば、車両が運転されている時に、道路の車線数が記録される。車線幅も記録される。道路標識情報も、道路に沿って置かれた道路標識の位置と共に記録される。道路に沿った対象地点の位置を記してもよい。追加タイプの記録情報は、制限速度、住所範囲、通りの名前、道路のタイプ（例えば、高速道路、横道等）、道路表面等である。このような情報の幾つかは、自動的に又は調査者による入力を使って記録することができる。データ取得プログラム３１０には、これらタイプの情報の一部又は全てに音声コマンドを使うか、又はキーボード及び／又はポインティング装置入力を使ってセーブできるようにしたルーチンが含まれていてもよい。データ取得プログラム３１０が音声コマンドを使ってデータ入力をサポートする場合、データ取得装置３０３には、マイクロフォン、スピーカ、音声認識ソフトウエアのような適切なハードウエアとソフトウエアが含まれる。データ取得プログラム３１０の音声コマンドの特徴は、１９９９年７月１７日出願の番号第０９／３３５、１２２号「地理的データベース用のデータを収集するために音声コマンドを使う方法とシステム」と題する同時係属特許出願に説明されているものと似ているか又は同一であってもよく、その全開示事項をここに援用する。代りに、これらタイプの情報の一部又は全てを、地図又は書込式帳簿を使って記録することができる。
【００３６】
運転中の車両位置に関するデータを得ることに加え、追加データを車両にある他のセンサーによって取得する。これらの他のセンサーは、車両の進行方向と速度に関するデータを得る。これらのタイプの情報は、車両位置データと関連付けされて、データ取得プログラム３１０を使ってデータとして記憶される。更に、車両はカメラを装備することができる。車両運転中に車両の前部、横及び／又は後部の写真を撮るためにカメラを搭載することもできる。カメラは（５０メートル毎又はそれより頻繁に）一定の間隔で写真を撮影する。写真は、データ取得プログラムのルーチンを使って、車両位置データに関連付けされた写真の位置及びデータとして記憶することができる。
【００３７】
図１０は、車両位置を示す未処理のセンサーデータが得られた一つの道路３０５に沿った一部分の拡大図を示す。図１０に示す様に、未処理のセンサーデータは、少なくとも二つのタイプのデータを含んでいる。一タイプの未処理のセンサーデータは、ＧＰＳの未処理のセンサーデータである。ＧＰＳの未処理のセンサーデータはポジショニングシステム３０６のＧＰＳシステム構成要素３０７により得られる。第二タイプの未処理のセンサーデータは、慣性システム未処理のセンサーデータである。慣性システムの未処理のセンサーデータはポジショニングシステム３０６の慣性システム構成要素３０８により得られる。ＧＰＳデータと慣性システムデータを異なる割合で取得してもよいことに注目されたい。従って、これらタイプの１つのデータを、他のタイプのデータよりも、多くすることができる。例えば、慣性システムデータを０．１秒毎に得て、ＧＰＳデータを１秒毎に得ることができる。
（図１０は、二つの異なる種類の未処理のセンサーデータを示すが、二つ以上の異なる種類とすることができる。例えば、コンパス示度、オドメータ示度、速度パルス示度等のような他のタイプのセンサー構成要素により得られる他の種類のセンサーデータとすることができる。これらの様々なセンサー構成要素の各々は、異なる割合でデータを取得することができる。）
【００３８】
図７に戻ると、道路網の一部について未処理のセンサーデータを取得して、車両に置かれた携帯型コンピュータ３０８のハードドライブのようなデータ記憶装置にセーブした後、ポスト処理段階を未処理のセンサーデータに対して実行する。これらのポスト処理段階は、コンピュータにインストールされたプログラム（図１のコンピュータ１２１にインストールされたプログラム１２２のような）を使ってフィールドオフィスで実行される。例えば、これらの段階の一つは、必要ならば、車両が運転されている間に取得されたＧＰＳデータを、ＤＧＰＳ補正を使ってポスト処理する段階を含んでいる（段階３１９）。慣性システムデータの場合、これらのポスト処理段階の一つには、加速度データから地理的座標を求める段階が含まれている（段階３１７）。
【００３９】
次の段階は、ポスト処理された未処理のセンサーデータを融合することである（段階３２０）。ポスト処理された未処理のセンサーデータは、フィールドオフィスに置かれている（図１のコンピュータ１２１のような）コンピュータにインストールされたプログラムを使って融合される。未処理のセンサーデータを融合するプログラムは、フィールドオフィスにあるワークステーション・コンピュータ１２１の一つにインストールされたプログラム１２２内に含むことができる。代りに、融合段階を別の場所にあるコンピュータにインストールされたプログラムを使って実行することができる。
【００４０】
融合段階３２０を図１１で説明する。図１１は、図１０からの未処理のセンサーデータを示し、未処理のＧＰＳデータと未処理の慣性センサーデータを含んでいる。融合プロセスにおいて、これらのデータエントリの各々は、別のタイプのデータを考慮することにより変更される。例えば、二つの未処理ＧＰＳセンサーデータ示度の間で得られた各未処理の慣性センサー示度を、未処理の慣性センサー示度が得られる前後の二つの未処理ＧＰＳセンサーデータ示度により調節する（即ち、緯度、経度、及び随意で変更された標高）。更に、未処理の各慣性センサー示度を、未処理の慣性センサー示度が得られる前、間、後の曲率データにより調節してもよい。同様に、各未処理のＧＰＳセンサー示度を、ＧＰＳデータが得られる前後の未処理の慣性センサーデータ示度を考慮して、変更することもできる。また、各未処理のＧＰＳセンサー示度を、未処理のＧＰＳセンサー示度が得られる前、間、後の曲率データにより調節することができる。この融合段階の結果、各未処理の慣性センサーデータ示度と各未処理のＧＰＳセンサー示度は、融合されたセンサー示度を作りながら融合される。融合された各センサー示度は、同じ構成要素、例えば（標高を含む）地理的座標、曲率、勾配を含んでいる。
【００４１】
図７では、一実施形態の場合、融合段階後、融合されたデータを平滑化する（段階３３０）。平滑化段階３３０は、融合段階を実行した同じコンピュータ（即ち、図１のコンピュータ１２１）のプログラムによって実行できるが、代りに平滑化段階を異なるコンピュータで実行することもできる。平滑化段階を実行するプログラムは、フィールドオフィスのワークステーション・コンピュータ１２１の一つにインストールされたプログラム１２２内に含まれている。平滑化段階３３０を図１２４で説明する。データ点を平滑化するプログラム、手法、アルゴリズムは既知である。平滑化を実行する一方法では、３次方程式への当てはめを行う最小二乗法が使われる。平滑化を実行する別の方法では、カルマン・フィルターが使われる。カルマン・フィルター手法では、地点を如何にして滑らかにするかを決めるために、個別のセンサーの誤差許容差に重みをつける。図１２は、融合されたデータ示度により表される位置を示す。平滑化アルゴリズムを使うと、融合されたデータ地点は滑らかになる。平滑化処理により、複数の（即ち、一つ又はそれ以上）平滑化されたデータ地点を得る。一実施形態では、融合された各データ地点は、結果的に一つの平滑化されたデータ地点となる。
代替実施形態では、融合段階３２０と平滑化段階３３０を結合して単一の融合平滑化段階とし、データに対して同時に実行される。
【００４２】
融合されたデータを平滑化した後、次の段階では異常値を取り除く。異常値の除去は、データ収集プロセスの幾つかの代替実施形態では省略してもよい随意的な段階である（図７の３００）。図７では、異常値の除去には、異常値を識別する段階（段階３４０）と、異常値を取り除く（段階３５０）段階が含まれている。異常値識別段階３４０と異常値除去段階３５０とは、融合段階３２０と平滑化段階３３０とを実行した同じコンピュータで実行できるが、代りとして、異常値識別と除去段階とを異なるコンピュータで実行してもよい。異常値を識別し、次に、異常値を除去する段階を実行するプログラムは、フィールドオフィスのワークステーション・コンピュータ１２１の一つにインストールされたプログラム１２２内に含まれている。
【００４３】
異常値識別段階３４０と除去段階３５０とを、図１３及び１４で説明する。図１３は、平滑化されたデータ地点を求めるために使われた融合されたセンサーデータ地点と共に、図１２の平滑化されたデータ地点を示している。異常値識別プロセス３４０では、融合された各データ地点は、融合により求まる平滑化されたデータ地点に対して評価される。様々な種類の評価を行ってもよい。使われる一評価方法は、融合された各データ地点と融合により求まる平滑化されたデータ地点の間の距離を決定することである。平滑化された各データ地点では、この距離を適合性のある閾値距離と比較する。融合されたデータ地点と融合により求まる平滑化されたデータ地点との間の距離が閾値距離を超える場合、融合されたデータ地点は異常値として識別される。図１３は、融合されたデータ地点から融合により求まる平滑化されたデータ地点への距離が閾値距離を超えるため、異常値として識別された融合されたデータ地点を示している。異常値識別プロセス３４０を使って、融合されたデータ地点に含まれている全ての異常値を識別することができる。
【００４４】
図７に戻ると、融合されたデータにおける未処理のセット中の異常値を識別した後、異常値を除き、それにより異常値を除く融合されたデータの新しいセットを作る（段階３５０）。融合されたデータのこの新しいセットを、再び平滑化する。一実施形態のでは、融合されたデータを最初に平滑化するために使ったのと同じ平滑化アルゴリズムが再度使われる（段階３３０）。代りに、異常値を除いて融合されたデータの新しいセットを、別の平滑化アルゴリズムを使って平滑化してもよい。図１４は、融合されたデータの新しいセットへの平滑化アルゴリズムの適用を示す。図１４に示す様に、図１３で識別された異常値は除かれている。平滑化アルゴリズムを、残っている融合されたデータ地点に適用する。異常値は除かれているため、融合されたデータ地点へ平滑化アルゴリズムを適用して結果的に生じる新しい平滑化曲線は、以前の平滑化された曲線に取って代わることができる。同様に、新しい平滑化曲線に沿って並んでいる平滑化されたデータ地点の新しいセットが、対応する未処理の平滑化されたデータ地点に取って代わる。（新しい平滑化曲線は、識別された異常値に対応する平滑化されたデータ地点を含まないことに注目されたい。）
【００４５】
異常値を識別し除く段階（段階３４０と３５９）を一度以上実行することができる。例えば、平滑化されたデータの新しいセットを準備した後、異常値を、残っている融合された各データ地点が対応する新しい平滑化されたデータ地点に対する移動距離を評価する方法によって、再度識別することができる。この評価をする場合、以前に使った閾値距離と同じ閾値距離を使うが、代りとして別の閾値距離を使うことができる。
異常値除去段階（段階３４０と３５０）の実行回数は、種々の要求に対して適合性がある。代替として異常値段階を、所定の距離閾値を使用して異常値が識別されなくなるまで実行することができる。
【００４６】
（IV）地理的データベースのための形状地点データの自動生成
（Ａ）自動形状地点選択
図７では、融合されたデータを一回又は数回平滑化した後、結果的に出来上がる平滑化された融合データのセットは、地理的データベースの第一次コピー１００（図１）用の形状地点データを作るために形状地点作成プロセス３０１により使われる。これらのプロセス３０１の一つは、どの融合され平滑化されたデータを、形状地点を作るために使うかを自動的に選択することである（段階３９８）。形状地点を自動選択する段階３９８は、自動形状地点生成プログラム４００により実行されるが、同プログラムの構成要素の幾つかを図１５に示す。形状地点生成プログラム４００は、フィールドオフィスに置かれた一つ又はそれ以上のワークステーション・コンピュータ１２１にインストールされたプログラム１２２内に含まれている。代りに、形状地点生成プログラム４００は、道路位置データを収集するために使われるコンピュータ３０８（図８）のような別のコンピュータにインストールすることができる。
【００４７】
図１５は、自動形状地点生成プログラム４００の実施形態が実行する構成要素段階を示す。自動形状地点生成プログラム４００が実行する段階は、地理的データベースのマスターコピー１００（図１）用の平滑化された融合データから形状地点データを作るために使われるプロセスの一部（図７の３０１）である。
形状地点生成プログラム４００が実行する第一段階（段階４１０）は、データ収集プロセス３００から平滑化された融合データを受信することである。未処理データを融合し平滑化する段階の実行に使われる同一コンピュータに、形状地点生成プログラム４００がインストールされている場合、この受信段階は、既にコンピュータに記憶されたファイルを読む段階を含んでいる。
形状地点生成プログラム４００が実行する別の段階（段階４２０）は、入力パラメータ４２６を受信することである。これらの入力パラメータ４２６は、二つの方法で形状地点生成プログラム４００に提供される。一つの方法は、精度レベルを規定することである。精度レベルを距離として規定することができる。例えば、精度レベルを１メートル、５メートル、０．５メートル等に規定する。
【００４８】
規定すべき精度レベルを決定する方法は様々である。一実施形態では、精度レベルを、地理的データベースの第一次コピーからの派生データベース製品の使用が予想されているアプリケーションに基づいて決める。最大精度が必要なアプリケーションを識別する。次に、このアプリケーションに必要な精度に一致する精度レベルを規定する。例えば、（障害物の警告と回避、カーブ警告、先進クルーズコントロール、ヘッドライト照準合わせ等の）自動車両制御アプリケーションに最大精度が必要な場合、次にマスターコピー用の精度レベルを、これらの自動車両制御アプリケーションに必要な精度レベルと少なくとも同程度の正確さに規定する。
【００４９】
一実施形態では、高レベルの精度が必要なアプリケーションの場合、約３ｍと５ｍの間の数値を規定する。より高レベルの精度が必要なアプリケーションの場合には、約１ｍと３ｍの間の数値を規定する。高レベルの精度が必要なアプリケーションでは、１ｍ以下の精度レベル（例えば、０．５ｍ）を規定する。より低い精度しか必要でないアプリケーションでは、５ｍ以上の精度レベルを規定する。
【００５０】
本実施形態により、自動形状地点生成プログラム用に規定される精度レベルは、二つの構成要素、平面許容差成分と垂直許容差成分を含んでいる。平面許容差成分は、地理的データベースの精度レベルを水平方向に（即ち緯度と経度のような地球表面に対する平面内で）定義するために使われる。垂直許容差成分は、地理的データベースの精度レベルを垂直方向に（即ち、標高）定義するために使われる。平面許容差成分と垂直許容差成分は、同一の値（例えば「１ｍ」）に設定してもよく、また、異なる数値（例えば、平面成分を「１ｍ」、垂直成分を「５ｍ」）に設定することができる。（代りに、平面許容差及び／又は垂直許容差を、絶対値でなく相対値で規定することができる。例えば、平面許容差及び／又は垂直許容差をそれぞれ１０％、１５％と規定することができる。）
【００５１】
入力パラメータを提供する代替方法は、所定入力のタイプを規定することである。これらタイプの所定入力の幾つかは、適切なパラメータを一貫して選択するのを容易にすることを目的としている。これらのタイプの所定入力の例として以下のものを挙げることができる。
（１）データベースタイプ 本タイプの入力は、形状地点データの精度レベルを、形状データの提供を受ける地理的データベースの使用が予想されるアプリケーションのタイプに関連づける。本タイプの入力パラメータを使うには、調査者は、「運転者サポート」又は「ナビゲーション関連」のようなデータベースアプリケーションのタイプを規定する。以下に詳述する様に、データベースアプリケーションのタイプが規定されると、データベースアプリケーションのタイプを精度レベルに関連づける索引表（例えば下記の４３４）が使われる。こうして調査者が「ナビゲーション」を入力すると「５ｍ」の精度レベルが規定される。調査者が「運転者サポート」と入力すると「１ｍ」の精度レベルが規定される。
（２）３次元のいずれかの次元における方向変化 この入力パラメータは、３次元の何れかの次元において規定された距離の変化がある時は、必ず形状地点を生成する。（代りに、この入力パラメータにより、３次元の何れかの次元における相対的変化、例えば規定されたパーセントの変化、がある時は必ず形状地点を生成するように規定することができる。）
（３）３次元を任意に組み合わせた方向における方向変化 この入力パラメータは、３次元を任意に組み合わせた方向において規定された距離の変化がある時は必ず形状地点を生成する。（代りに、この入力パラメータにより、３次元を任意に組み合わせた方向における相対的変化、例えば規定されたパーセントの変化がある時は必ず形状地点を生成するように規定してもよい。）
（４）道路特徴 このタイプの入力は、形状地点データの精度レベルを道路の特徴に関連付ける。このタイプの入力パラメータを使うには、道路特徴を精度レベルに関連付ける索引表（例えば４３４）を使う。従って、道路が「高速道路」と見なされると、一定レベルの精度が使われる（例えば、１ｍ）。道路が「横道」と見なされると、別の精度レベル（例えば、５ｍ）が使われる。使われる可能性のある他の道路特徴は、車線数、制限速度、表面（例えば舗装、砂利）等を挙げることができる。
（５）地理的範囲 このタイプの入力は、形状地点データの精度レベルを道路が位置する市、州、国等に関連付ける。このタイプの入力パラメータを使うには、位置を精度レベルに関連付ける索引表（例えば、４３４）を使う。従って、未編成の範囲に道路が位置する場合、道路が地方自治体に位置する場合以外という別の精度レベルが使われる。
【００５２】
これらパラメータ４２６の一つ又はそれ以上を、形状地点生成プログラム４００に規定してもよい。これらパラメータの一つが規定されていない場合、形状地点生成プログラム４００はデフォルト値が使われる。入力パラメータ４２６が受信された後、これらパラメータの幾つかを数値に一致させる（段階４３０）。索引表４３４はこの目的に使われる。索引表４３４は、規定されたパラメータエントリに関連付けられた精度数値を含んでいる。例えば、「５５ｍｐｈ」の制限速度エントリ値は、「１メートル」の方向変化の値に対応していてもよい。
【００５３】
結果的にでき上がる地理的データベース用に所要レベルの精度を規定した後、形状地点生成プログラム４００により、平滑化された融合データに対し形状地点生成アルゴリズムを実行する（段階４４０）。形状地点生成アルゴリズムは、平滑化された融合道路位置データのどれを捨てるべきかを決定する。平滑化された融合道路位置データで捨てられたものは、地理的データベース用に所要レベルの精度を提供するのには不必要である。平滑化された融合道路位置データで捨てられなかったものが、地理的データベースの形状地点データを作るために使われる。平滑化された融合道路位置データで捨てられなかったものは、地理的データベースに所要レベルの精度を提供するのに必要である。
【００５４】
形状地点生成アルゴリズムは道路区分毎に適用される。従って、形状地点生成アルゴリズムでは、一つの道路区分に関してどの融合データ地点を捨てるべきかを決めた後に、次の道路区分に関してどの融合データ地点を捨てるべきかを決める。従って、最初の段階では、道路区分の端点の節点に対応する融合データ地点が決められる。図５で述べたように、道路区分のデータベース表現では、道路区分の各端の端点（即ち、節点）の位置を示すために、データ属性が記憶される。故に形状地点生成アルゴリズムのプロセスの一部として、表されている道路区分の端点に最も近い二つの融合データ地点が識別され、この二つの融合データ地点を、道路区分の端点にある節点を示すために使われているものとして表示する。（この二つの融合データ地点には、捨てる印を付けない。）
【００５５】
道路区分の端点に対応する融合データ地点を識別した後、形状地点生成アルゴリズムにより、これらの端点の間に位置する融合データ地点のどれを捨てることができるかを決める。形状地点生成アルゴリズムは、一連の評価を提供する。形状地点生成アルゴリズムは一般に、評価されるデータ地点に対応する形状地点がデータベースに含まれる様に、平滑化された各融合データ地点が以前のデータ地点から生成された直線から十分に外れているか否かを評価する。表されている道路区分に沿って位置する全ての融合データ地点が評価されるまで、評価プロセスを続ける。
【００５６】
平滑化された融合データのどれを捨てるかを決めるために形状地点生成アルゴリズムで用いたプロセスを、図１６Ａ−１６Ｅで説明する。図１６Ａ−１６Ｅは、一連の平滑化された融合データ地点４５５へ形状地点生成アルゴリズムを適用する様子を示す。図１６Ａのデータ地点４５５は、データ収集プロセス３００（図７）の出力により提供されたデータ地点である。これらのデータ地点４５５は、車両を道路に沿って運転する時の車両進路を表している（実行した場合、平滑化後）ので、図１６Ａのデータ地点は車両が運転された道路の形状を描く。
【００５７】
図１６Ａの地点の一つを、表されている道路の直線近似の出発点として選択する。一実施形態では、出発点として選ばれた地点は、道路区分の端点の節点と一致する。図１６Ａでは、第一地点を出発点として選ぶ。出発点から（即ち、第一地点）、直線を第一地点と第三地点の間で決め、中間（即ち、第二）地点をスキップする。第一と第三データ地点を結ぶ直線は、道路形状を提案する近似値を表している。ここに提案された道路形状の近似値を形状地点生成アルゴリズムにより評価し、道路の精度用に規定された基準（段階４２０から）をこの近似値が満たすか否かを決める。この評価には、第一及び第三地点を結ぶ直線と中間地点との間の距離を求める段階と、次にこの距離を閾値距離と比較する段階とが含まれている。（この距離は、最短距離として計算されるので、第一及び第三地点を結ぶ直線に垂直な線に沿った距離である。）閾値距離は（上記の様に）種々の要求に対して適合性があり、地理的データベースの精度のレベルを規定するために使われる入力パラメータ４２６により規定されるか又は求められる。
【００５８】
図１６Ａでは、第一及び第三地点を結ぶ線と中間地点との間の距離は、閾値距離より短い。第一及び第三地点を結ぶ線と中間地点との間の距離が閾値距離より短い場合、捨てる印を中間地点に付けることができる。次に、形状地点生成アルゴリズムは、一連のデータ地点４５５における次のデータ地点を調べ始める。
図１６Ｂでは、形状地点生成アルゴリズムは、第一データ地点及び第四データ地点の間の直線を計算し、中間データ地点（即ち、第二と第三データ地点）をスキップする。第一及び第四データ地点を結ぶ直線と第二データ地点との間の距離を求め、閾値距離と比較する。更に、第一及び第四データ地点を結ぶ直線と第三データ地点との間の距離を求め、閾値距離と比較する。図１６Ｂでは、これらの距離のどちらも閾値距離より長くない。従って、捨てる印を第三データ地点に付けることができる。次に、形状地点生成アルゴリズムは連続する次のデータ地点を調べ始める。
【００５９】
図１６Ｃでは、形状地点生成アルゴリズムは、第一データ地点と第五データ地点との間の直線を計算する。前述の様に、各中間データ地点と直線との間の距離を求める。この場合、第二、第三、第四データ地点から直線への距離を求める。これらの各距離を、閾値距離と比較する。前述の様に、これらの距離がいずれも閾値距離を越えない場合、捨てる印を第四データ地点に付けることができ、次のデータ地点が評価されることになり、この手順が続く。しかし図１６Ｃでは、第一及び第五データ地点を結ぶ直線と第三データ地点との間の直線距離は、閾値距離を超える。中間データ地点の何れか一つ（即ち、第二、第三又は第四）が第一及び第五地点を結ぶ直線から閾値距離以上に離れている場合、道路の近似値が表す直線では実際の道路の形状を十分に記述していない程度にまで、道路の経路は曲がっているという判断が下される。従って、図１６Ｄで示されている様に第一及び第四データ地点を結ぶ直線が道路形状を十分近似する様に直前の連続データ地点（即ちこの場合は第四データ地点）が必要であると判断される。（中間データ地点、即ち第二及び第三のどちらのデータ地点も近似直線から距離閾値以上に離れていない様にするため、第四データ地点が必要である。）従って、第四データ地点は必要と判断されるため、第四データ地点は最重要の形状地点として選ばれる。（以下に述べる様に、データ地点は、自動センターラインプログラム５００により修正されてもよいので、選ばれたデータ地点を「原始形状地点」と呼ぶ。）第四データ地点及び第一データ地点は、原始形状地点として印を付けられ、それらを原始形状地点として選択したことを示すデータが記憶される。自動形状地点生成プログラム４００がフィールドオフィスのコンピュータワークステーション１２１で実行されている場合、原始形状地点としてこれらの地点の状態を示すデータを、コンピュータのハードドライブに記憶してもよい。代替実施形態では、原始形状地点を分離し、別のファイル及び／又は別のデータ記憶装置６４０に記憶してもよい。
【００６０】
図１６Ｄの第二及び第三データ地点には、捨てる印を付ける。これは、第二及び第三データ地点を表すデータが、地理的データベース１００の形状地点データの作成で使われないことを意味する。これらのデータ地点が捨てられた状態を示すデータは記憶される。
第四データ地点を原始形状地点として選んだ後、第四データ地点を、道路形状の新しい直線近似の出発端として使う。これを示すのが図１６Ｅである。第四データ地点及び第六データ地点を結ぶ直線を描き、中間データ地点、即ち第五データ地点をスキップする。前述の様に、第四データ地点及び第六データ地点の間の直線近似と中間データ地点（即ち、第五データ地点）との間との距離を、閾値距離と比較する。距離が閾値距離を超える場合、第五データ地点は原始形状地点として選ばれる。他方、第四データ地点及び第六データ地点を結ぶ直線と第五データ地点との間の距離が閾値を超えない場合、直線近似が第四データ地点及び第七データ地点の間で計算され、この手順が続く。
【００６１】
上記プロセスを使って、道路区分に沿った全ての融合データ地点を評価する。道路区分の遠くの端にある節点に対応する融合データ地点に出会った時、区分に沿った全ての融合データ地点が評価されることになる。上記の様に、道路区分の遠くの端に位置する融合データ地点に関連するデータは、結果的に出来上がるデータベースの道路区分の節点を示すために使われる。また、この融合データ地点は、次の区分の出発端で節点を作るために使われる。従って、形状地点生成アルゴリズムは、この融合データ地点を、次の道路区分に沿った融合データ地点を評価するための出発地点として使う。次の区分に沿った融合データ地点は、前の区分で融合データ地点を評価したのと同じ方法で評価される。この方法で、全ての道路区分に沿った全ての融合データ地点を評価する。
【００６２】
全ての道路区分の融合データ地点が評価されたので、「原始形状地点」として選ばれたデータ地点と、これらの地点を原始形状地点の状態として示すデータとがデータ記憶装置４６０に記憶される。
【００６３】
図１６Ｄに戻ると、図１６Ｄの第二と第三データ地点には、捨てる印を付けると先に述べた。第二及び第三データ地点を表すデータは、地理的データベース１００の形状地点データの作成には使われないが、実際には捨てなくともよい。代りに、（捨てられたデータ地点を含む平滑化された融合データの残りと共に）第二及び第三データ地点はデータアーカイブ４６６に記憶される。データアーカイブ４６６にあるデータは、異なるレベルの精度を有する他のデータベースを作るために後日使われる。例えば、より高い精度のデータベースが後に必要な場合、異なるより短い閾値距離を形状地点生成プログラム４００で規定することになる。その場合、データアーカイブ４６６に記憶されている、平滑化された融合データを再度使用し、形状地点生成プログラム４００を実行することになる。より短い距離閾値で実行する場合、形状地点生成プログラムが再度実行される時には、最初の時に捨てる印を付けられた平滑化された融合データ地点の幾つかは原始形状地点として選ばれることになる。（同様に、最初の時に選ばれた融合データ地点の幾つかは、２回目は選ばれないことがある。）
【００６４】
形状地点生成アルゴリズムの一実施形態では、道路区分の遠くの端に位置する最後の融合されたデータ地点に出会った場合、図１６Ａ−１６Ｅに述べたプロセスに対し例外的処理が行われる。上記の様に、道路区分の遠くの端に位置する最後の融合データ地点は区分の節点を作るために使われる。従って、（区分の遠くの節点に対応する）この融合データ地点は、原始形状地点として決められた直前の融合データ地点に対してどれ位近くに位置するかとは無関係に、地理的データベースに含まれることになる。道路区分の遠くの端にある節点に対応する融合データ地点が、直前に原始形状地点として決められた融合データ地点の比較的近くにあるいうことは起こり得るのである。これが起こる場合、形状地点生成アルゴリズムにより平衡処理が実行される。この平衡処理により、新しい融合形状地点が最終地点直前の原始形状地点として選択される。新しい融合データ地点が、最終地点の直前における二つの原始形状地点間の距離に関するバランスを取るために選ばれる。このバランス段階を実行するために、遠くの節点における前の（形状地点生成アルゴリズムにより実行された評価で決まった）二番目に近い原始形状地点を識別する。次に、この地点と端点との間にある（捨てる印を既に付けられた如何なる融合データ地点も含む）全ての融合データ地点を評価する。二番目に近い原始形状地点と端点との間のほぼ真ん中に位置するデータ地点を識別する。
【００６５】
図１６Ａ−１６Ｅに述べたプロセスは精度レベルの平面成分に関係している。垂直成分については、各融合データ地点を評価する時に、別のテストを実行する。各融合データ地点が評価された時、標高変化を、原始形状地点として選ばれた以前の融合データ地点の標高に対して計算する。標高変化が規定された精度レベルの垂直成分より大きい場合、二つの原始形状地点間での標高変化が規定された精度のレベルの垂直成分を超えない様に直前の融合データ地点が原始形状地点として選ばれる。
【００６６】
捨てる形状データを選ぶための代替プロセス
融合データ地点が曲率方向の逆転する道路を示す場合、代替プロセスを使うことができる。（Ｓ型道路は、曲率方向が逆転する道路の例である。）道路の曲率が逆転する場合、図１６Ａ−１６Ｅに述べたプロセスは融合データ地点のどれを捨てるべきかを選ぶのに使うことができる。しかし、融合データ地点が曲率方向の逆転する道路を示す場合、図１６Ａ−１６Ｅに述べたプロセスを変更する事が状況によっては好ましい。曲率方向の逆転が起こる道路をデータ表示する場合、曲率方向が逆転する地点をできるだけ近くで識別するのが好ましい。従って、たとえ原始形状地点として選ばれる筈でなかったにせよ、曲率方向が逆転する位置に最も近い融合データ地点を原始形状地点として選ぶことが好ましい。
【００６７】
この代替プロセスをどう適用するかについて例を図１７Ａ−１７Ｅに示す。図１７Ａは、一連の融合データ地点４５６を示す。これらの融合データ地点はＳ型経路をたどる。図１６Ａ−１６Ｅに述べた実施形態の様に、図１７Ａの地点の一つを、表された道路の直線近似値の出発点として選ぶ。出発点（即ち、第一地点）から、第一地点及び第三地点の間で直線を決定し、中間（即ち、第二）地点をスキップする。第一及び第三データ地点を結ぶ直線は道路形状の近似値を表しており、道路の精度用に規定された規準を近似値が満たすか否かを決める評価が行われる。前述プロセスの様に、この評価には、第一及び第三地点を結ぶ直線と中間地点との間の距離を求める段階と、次にこの距離を閾値距離と比較する段階が含まれている。第一及び第三地点を結ぶ線と中間地点との間の距離が閾値より短い場合、連続する次の地点を評価する。
【００６８】
図１７Ｂは、第一及び第四地点を結ぶ直線を示す。この実施形態の形状地点生成アルゴリズムは、第一及び第四地点を結ぶ直線と両中間地点（即ち、第二と第三地点）との間の距離を評価する。図１７Ｂでは、これらの距離のどちらも閾値距離より長くない。形状地点生成アルゴリズムは、連続する次のデータ地点を調べ始める。
図１７Ｃでは、形状地点生成アルゴリズムは、第一データ地点及び第五データ地点の間の直線を計算する。図１７Ｃでは、第三及び第四データ地点が第一及び第五データ地点を結ぶ直線の反対側にあることに注目されたい。前述の様に、各中間データ地点（即ち、第二、第三、第四地点）と直線の間の距離を求める。これらの各距離を閾値距離と比較する。前述の様に、これらの距離のどれも閾値距離を超えない場合、次のデータ地点を評価し、この手順が続く。しかし図１７Ｃでは、第一及び第五データ地点を結ぶ直線と第四データ地点との間の直線距離が距離閾値を超えている。中間データ地点の何れか一つが第一及び第五地点を結ぶ直線から閾値距離以上に離れている場合、道路の近似値が表す直線では実際の道路の形状を十分に記述していない程度にまで、道路の経路は曲がっているという判断が下される。従って、曲率が変化する地点（即ち、この場合、第三データ地点）は、図１７Ｄに示す様に「原始」形状地点として選ばれる。第三データ地点及び第一データ地点は、原始形状地点として印を付けられ、それらを選択原始形状地点として選んだことを示すデータが記憶される。図１７Ｄの第二データ地点には、以前の実施形態で説明した様に捨てる印を付ける。
【００６９】
第三データ地点を原始形状地点として選んだ後、第三データ地点を道路形状の新しい直線近似値の出発端として使う。これを図１７Ｅに示す。第三データ地点及び第五データ地点を結ぶ直線を描き、中間データ地点、即ち第四データ地点をスキップする。前述の様に、第三データ地点及び第五データ地点の間の直線近似と中間データ地点（即ち、第四データ地点）との間の距離を閾値距離と比較する。距離が閾値距離を超える場合、第四データ地点を原始形状地点として選ぶ。他方、第三データ地点及び第五データ地点を結ぶ直線と第四データ地点との間の距離が閾値を超えない場合、直線近似値が第三データ地点及び第六データ地点の間で計算され、この手順が続く。全ての平滑化された融合データ地点を評価するまでこのプロセスを続ける。
前述の様に、地理的データベースの作成に使われないデータを、データアーカイブに記憶させ、レベルの精度の違う他のデータベースを作るために後日使われる。
図１７Ａ−１７Ｅに述べたプロセスを、図１６Ａ−１６Ｅに述べたプロセスの代りとして更には補足として使ってもよい。
【００７０】
捨てる形状データを選ぶための別の代替プロセス
図１６Ａ−Ｅに述べたプロセスは、平滑化された融合データのどれを捨てるべきかを形状地点生成アルゴリズムで決めるために使うことができる一方法である。代替プロセスを図１８Ａ−１８Ｅに述べる。図１６Ａ−１６Ｅで述べたプロセスの様に、図１８Ａ−１８Ｅに述べるプロセスは、形状地点がデータベースに含まれる様にするため、平滑化された融合データ地点のどれが以前のデータ地点で生成した直線から十分に外れているかを決める形状地点生成アルゴリズムを用いて一連の評価を行うことを含んでいる。
図１８Ａは、図１６Ａ−１６Ｅで示した同じ一連の融合データ地点４５５を示す。図１８Ａの地点の一つを、表された道路の直線近似値の出発点として選ぶ。出発点（即ち、第一地点）から、直線を第一地点及び第三地点の間で決め、中間（即ち、第二）地点をスキップする。第一及び第三データ地点を結ぶ直線は、道路形状の近似値を示し、規定された道路の精度用の規準を近似値が満たすか否かを求めるために評価される。図１６Ａ−１６Ｅに述べたプロセスの様に、この評価には、第一及び第三地点を結ぶ直線と中間地点との間の距離を求める段階と、次にこの距離を閾値距離と比較する段階とが含まれている。第一及び第三地点を結ぶ線の間と中間地点との距離が閾値距離より短い場合、連続する次の地点が評価される。
【００７１】
図１８Ｂは、第一及び第四地点を結ぶ直線を示す。この実施形態の形状地点生成アルゴリズムは、第一及び第四地点を結ぶ直線と両中間地点（即ち、第二と第三地点）との間の距離を評価する。図１８Ｂでは、これらの距離のどちらも閾値距離より長くない。形状地点生成アルゴリズムは、連続する次のデータ地点を調べ始める。
【００７２】
図１８Ｃでは、形状地点生成アルゴリズムは、第一データ地点及び第五データ地点の間の直線を計算する。前述の様に、各中間データ地点（即ち、第二、第三、第四地点）と直線との間の距離を求める。これらの各距離を閾値距離と比較する。前述の様に、これらの距離のどれも閾値距離を超えない場合、次のデータ地点を評価し、この手順が続く。しかし図１８Ｃでは、第一及び第五データ地点を結ぶ直線と第三データ地点との間の直線距離が距離閾値を超える。中間データ地点の何れか一つが第一及び第五地点を結ぶ直線から閾値以上に離れている場合、道路の近似値を示す直線が実際の道路形状を十分に記さないほどに、道路の経路は曲がっているという判断がなされる。従って、閾値距離を超える地点（即ち、この場合は第三データ地点）は、図１８Ｄに示す様に「原始」形状地点として選ばれる。第三データ地点及び第一データ地点は、原始形状地点として印を付けられ、それらを原始形状地点として選んだことを示すデータが記憶される。図１８Ｄの第二データ地点には前述の実施形態で説明された様に捨てる印を付ける。（複数の中間地点が閾値距離を超える場合、これらの地点の第一番目を原始形状地点として選ぶことになろう。）
【００７３】
第三データ地点を原始形状地点として選んだ後、第三データ地点を道路形状の新しい直線近似の出発端として使う。これを図１８Ｅに示す。第三データ地点及び第五データ地点を結んで直線を描き、中間データ地点、即ち第四データ地点をスキップする。前述の様に、第三データ地点及び第五データ地点の間の直線近似と中間データ地点（即ち、第四データ地点）との間の距離を閾値距離と比較する。距離が閾値距離を超える場合、第四データ地点を原始形状地点として選ぶ。他方、第三データ地点及び第五データ地点を結ぶ直線と第四データ地点との間の距離が閾値を超えない場合、直線近似を第三データ地点及び第六データ地点の間で計算し、同じ手順が続く。全ての平滑化された融合データ地点を評価するまで、このプロセスを続ける。
【００７４】
図１６Ａ−１６Ｅに述べた様に、地理的データベースの作成に使われなかったデータを、データアーカイブに記憶し、異なるレベルの精度を持つ他のデータベースを作るために後日使われる。
図１６Ａ−１６Ｅと図１８Ａ−１８Ｅで述べたプロセスを組み合わせて使うことができる。これらの両プロセスを平滑化された未処理のデータを収集したものに対して実行し、結果をサイズ、精度、滑らかさ等の関して比較する。特定可能な規準に基づいて最良の結果を提供するプロセスが使われる。
図１８Ａ−１８Ｅに述べたプロセスを更に、図１７Ａ−１７Ｅに述べたプロセスと共に使うことができる。
代替実施形態では、これらプロセスの一つを、幾つかの種類のデータベースに使うことができ、これらプロセスの他のものを他の種類のデータベースに使うこともできる。別の代替例では、これらプロセスの二つが、同じデータベースデータベースに対して使われる。例えば一つのプロセスを幾つかの地域又はタイプの道路に使い、他のプロセスを他の地域又はタイプの道路に使うことができる。
【００７５】
（Ｂ）形状地点データの作成−自動センターライン寄せ
（１）センターラインへ寄せない場合
図７に戻ると、形状地点生成プログラム４００により、全ての融合データ地点を評価し、融合され平滑化されたデータのどれを原始形状地点として使うかを決めた後、原始形状地点は、地理的データベース１００の形状地点データを作るために使うことができる。一実施形態では、形状地点生成プログラム４００により決まった原始形状地点を、地理的データベース１００で形状地点として直接使う（図７の段階４７０と４７２）。選んだデータ地点を形状地点として直接使うには、データベース更新プログラム４７４（図１９に図示）を使用する。データベース更新プログラム４７４は、（図１に示す様に）フィールドオフィス１１８に位置するコンピュータワークステーション１２１の一つにインストールされる。代りとして、データベース更新プログラム４７４は、道路に沿って運転中にデータを収集するのに使う携帯型コンピュータ３０８のような別のコンピュータにインストールされていてもよい。データベース更新プログラム４７４をインストールしたコンピュータには、メインコンピュータ１１６とデータを交換するための通信網１２４へ接続できる様に適切なハードウエアとソフトウエアが含まれている。データベース更新プログラム４７４がインストールされたコンピュータは、原始形状地点データとして選択された融合され平滑化された形状地点データにアクセスする。データベース更新プログラム４７４は、１９９９年２月２４日出願の番号第０９／２５６，３８９号「地理的データベースを更新するためにデータを収集するための方法とシステム」と題する同時係属特許出願で述べられたプログラムと同様であり、その全開示事項をここに援用する。
【００７６】
データベース更新プログラム４７４は、地理的データベースのメインコピー１００中の記録を追加したり、変更したり、削除したりする。原始形状地点が地理的データベースでまだ表されていない道路に関係する場合、データベース更新プログラム４７４は、これらの道路を表すために地理的データベースのメインコピー１００に記憶される新しいデータ記録を作成する。原始形状地点データは、データベースのメインコピー１００にこれらの道路を示すために作られた新しい記録に形状地点データとして加えられる。原始形状地点が、地理的データベースのメインコピー１００のデータ記録により既に表されている道路に関係する場合、データベース更新プログラム４７４は、メインコピー１００中の既存データ記録の変更を準備する。既存記録は変更され、形状地点データとして原始形状地点が追加される。これらの変更は通信網１２４を経由し地理的データベースの第一次コピーに対して実行される。
【００７７】
（２）センターラインへ寄せる場合
好適実施形態では、自動形状地点生成プログラム４００により決められた原始状地点は、地理的データベースのメインコピー１００に形状地点データとして追加される前に変更される。この実施形態では、自動形状地点生成プログラム４００により決められた原始形状地点は、表された道路のセンターラインと一致する様に調整することにより、変更される（図７の段階４７０と４９８）。このプロセス４９８を、自動センターラインプログラム５００により実行する。自動センターラインプログラム５００は、未処理のセンサーデータが収集されている時の車両位置を考慮するために、原始形状地点の座標を変更する。上記のようにデータ収集のために車両を運転する時（図７の段階３０２と３１２）、車両は路上を一貫した既知の位置で運転される。上記の様に、車両３０４は、最も右側の車線で運転されるのが好ましい。未処理のセンサーデータを得る場合に車両は最も右側の車線を運転されるため、（そこから求められた）平滑化された融合データは最も右側の車線の位置を表す。しかし図４−６で上記の様に、形状地点データが道路の形状を示すために記憶されている場合、形状地点データは、表された道路のセンターライン（又は、各方向の形状地点の個別セットによって表された道路の一方向の車線のセンターライン）に沿った位置に対応する。従って、道路位置データを道路に沿って移動する車両によって収集する場合、収集されたデータは、地理的データベース中で道路が表されている道とは対応しない。
【００７８】
この差を明らかにするために、自動センターラインプログラム５００は、原始形状地点データを変更する。更に特定すると、自動センターラインプログラム５００は、各原始形状地点を使いそれにより未処理のセンサーデータが収集された時の車両位置を考慮するように地点を変更して、新しい座標を計算する。このプロセスにおける、自動センターラインプログラムの一実施形態の構成要素段階を図１９に示す。
【００７９】
図１９では、自動センターラインプログラム５００が実行する最初の段階は、入力として原始形状地点を受信することである（段階５１０）。自動センターラインプログラム５００は、複数の異なるモードで作動できる。一つのモードではシフト距離を規定するために入力パラメータ５１８を提供する。これらの入力パラメータ５１８を、複数の異なる方法で提供することができる。
【００８０】
これらの入力パラメータ５１８を提供する一方法は、調査者に車線の数と車線幅を規定させることである。自動センターラインプログラムは、この目的のためのメニューを含んでいる。全ての車線に幅があることが既知であるか、又は全ての車線が同じ幅であると考えられる場合、この方法を選択する。車線の数と車線幅の規定に基づいて、シフト距離を求める。シフト距離は、各車線の幅に２で割った車線数を掛けたものから車線幅の半分を引いたものに等しい。例えば、各車線幅が８フィートの４車線の道路の場合、シフト距離は１２フィートである。道路が中線を有する場合、中線の幅の半分をシフト距離に加える。（図６に示す道路２１１のような）形状地点の個別のセットにより表される道路の場合、車線数は中線の片側に位置する車線のみを含むことに注目されたい。
【００８１】
これらの入力パラメータ５１８を提供する第二の方法は、調査者に各車線の車線幅を規定させることである。調査者が各車線の幅を知っている場合、この方法を選ぶ。各車線の車線幅の明細に基づいてシフト距離を決める。シフト距離は、全ての車線幅の合計を２で割ったものから最も右側の車線の幅の半分を引いたものである。道路が中線である場合、中線の幅の半分を変更距離に加える。
入力パラメータ５１８を提供する更に別の方法は、シフト距離を規定することである。シフト距離を入力として提供する場合、上記の様にシフト距離を計算しないで、この距離を使う。
【００８２】
自動センターラインプログラム５００の別の作動モードにより、シフト距離を自動的に求めてもよい。このモードを作動するためには、車線の数や各車線の幅のような道路に関する情報は、道路の属性として既に記憶しておく必要がある。これらの属性の数値を使うと、センターラインのシフトは上記式を使って計算できる。
【００８３】
入力パラメータ５１８を使って、各原始形状地点に対して新しい座標が求められる（段階５３０）。新しい地点が表されている道路のセンターラインと一致するように、各原始形状地点に対して求められた新しい地点の座標を計算する。新しい地点の座標を求める場合、道路の曲率が考慮される。一実施形態では、曲線への接線が各原始形状地点で見積もられる。原始形状地点での接線は、原始形状地点と当該形状地点の直前に位置する原始形状地点の間に直線を決めることにより見積もられる。接線を見積もった後、原始形状地点を通過し接線に垂直な線を求める。新しいデータ地点はこの垂直な線に沿って位置する。特に、新しいデータ地点は、垂直な線に沿って原始形状地点からセンターラインシフト距離だけ離れて位置する。原始形状地点から垂直な線に沿って新しいデータ地点が位置する方向は、車両の移動方向を考慮して決められる（これは未処理のセンサー地点を得た順序により決めることができる）。車両の移動方向を使うと、新しいデータ地点は、（右側通行の国では）垂直な線に沿って（車両移動方向に対して）左方向に位置する。これらの段階を図２０Ａ−２０Ｄに示す。
【００８４】
図２０Ａでは、一連の原始形状地点６０２を示す。未処理のセンサーデータを得て原始形状地点を求めた道路の概略線も示す。自動センターラインプログラム５００は、各原始形状地点を一回で評価し新しいデータ地点を決める。例えば、６０４とラベル付けされた原始形状地点から始まり、この地点での曲線への接線は図２０Ｂで示すように見積もられる。接線は、最初の形状地点６０４とその直前に位置する原始形状地点の間に直線を決めることにより見積もられる。先行するこの原始形状地点を６０６とラベル付けする。次に、原始形状地点６０４で接線に垂直な線を図２０Ｃに示す様に決める。（入力されるか又は道路の属性から求められた）シフト距離を使って、新しいデータ地点の座標を、図２０Ｄに示す様に原始形状地点の座標から垂直な線に沿ったシフト距離の所に決める。新しいデータ地点の座標を記憶する。次に自動センターラインプログラムは新しいデータ地点を決めるために次の原始形状地点を評価し、新しいデータ地点が各原始形状地点に対して決まるまで同じ手順が続く。
図１９に戻ると、自動センターラインプログラム５００により全ての新しいデータ地点を決めた後、これらの新しいデータ地点をデータベース更新プログラム４７４に提供する。新しいデータ地点は、上記の方法でデータベース更新プログラム４７４により地理的データベースの第一次コピー１００に形状地点として記憶される。
【００８５】
自動センターラインプログラムの代替実施形態
自動センターラインプログラムのセンターラインシフト段階５３０の代替プロセスを、図２１Ａ−２１Ｄに示す。図２０Ａ−２０Ｄに述べた段階の様に、図２１Ａ−２１Ｄに示した段階は、各原始形状地点に対し新しいデータ地点を求める。図２１Ａ−２１Ｄに示した実施形態では、道路の曲率を各原始形状地点で求める。各原始形状地点での曲率は複数の異なる方法で求めてもよい。原始形状地点の位置で曲率を求める一方法では、原始形状地点の前後に位置する一つ又はそれ以上の原始形状地点を考慮して曲率を計算する。代りに、自動形状地点生成プログラムは、利用可能ならばその地点の原始形状地点に関連するセンサー（例えば、図８の慣性センサー３０８）により得られた曲率データの値を使ってもよい。放射状の線を、曲率と原始形状地点に対応する曲線の中心を通って決める。新しいデータ地点はこの放射線状の線に沿って位置する。特に、新しいデータ地点は、原始形状地点から放射状の線に沿ってセンターラインシフト距離だけ離れた所に位置する。以前に述べた実施形態の様に、新しいデータ地点が位置する原始形状地点から放射線状の線に沿った方向は、車両の移動方向を考慮して決める。車両の移動方向を使うと、新しいデータ地点は、（右側通行の国では）放射状の線に沿って（車両の移動の方向に関して）左方向に位置する。これらの段階を図２１Ａ−２１Ｄに示す。
【００８６】
図２１Ａでは、図２０Ａからの一連の原始形状地点６０２を示す。前述の実施形態の様に、自動センターラインプログラム５００は、各原始形状地点を一度で評価し、新しいデータ地点を決める。例えば、６０４とラベル付けされた原始形状地点から出発し、同地点での曲率を上記の様にして決める。曲率を図２１Ｂに示す。次に、このカーブを通る放射状の線を図２１Ｃに示す様に決める。（入力するか又は道路の属性から求めるか何れかの）シフト距離を使って、新しいデータ地点を、図２１Ｄに示す様に、原始形状地点から放射状の線に沿ってシフト距離だけ離れた所に決める。新しいデータ地点の座標を記憶する。自動センターラインプログラムは次に、新しいデータ地点等を決めるため原始形状地点を評価し、新しいデータ地点が各原始形状地点に対して決まるまで、この手順が続く。
【００８７】
（Ｖ）代替実施形態
（Ａ）センターライン寄せの第一実施形態
上記第一実施形態では、最初の形状地点を融合された未処理データ地点から決め、次に原始形状地点を決めた後に、原始形状地点の位置からセンターラインへシフトした位置の新しいデータ地点を計算することにより形状地点を決定している。代替実施形態では、これらの段階を逆に行うことができる。この代替実施形態により、融合された未処理の地点を最初にセンターラインにシフトする。次に表された道路のセンターラインに沿って現在位置するこれらのデータ地点を、これらの地点のどれを捨てるか、及び、これらの地点のどれを地理的データベースの第一次コピーの形状地点として使うかを決めるために、形状地点生成プログラム４００を使って評価する。
【００８８】
（Ｂ）道路の両側からデータを得る
上記第一実施形態では、道路の片側のみに沿って運転して未処理のセンサー地点を得ている。道路位置データを得るために道路の片側のみ運転するのは、より効率的であるため好ましい。しかし代替実施形態では、道路に沿って両方向に運転して車両位置データを得ることができる。道路に沿って両方向に運転して車両位置データを得る場合、センターラインは、各方向の車両経路の間の中間の線を計算することにより求めることができる。両方向に運転して車両位置データを得る場合、各方向の融合される未処理のデータを最初にセンターラインへシフトしてもよい。これらの融合された未処理のデータは、両方向で得たデータを表すので非常に緻密である。センターラインへシフトされたこれらの融合される未処理のセンサーデータは、データのどれを捨て、データのどれを形状地点データとして使うか決めるために、形状地点生成プログラム４００を使って評価される。
【００８９】
（Ｃ）精度レベルが低い派生データベース製品の作成
上記第一実施形態では自動形状地点生成プログラムを、任意に規定された精度のデータベース用に形状地点を生成するために使っている。例えば、高レベル精度を例えば１ｍに規定することができる。地理的データベースの第一次コピーの形状地点データをこの精度レベルで記憶した後、（図２の製品１１０の一つのような）派生データベース製品を作成できる。この派生データベース製品は、障害物の警告と回避、カーブ警告、先進クルーズコントロール、ヘッドライト照準合わせ等のような高レベルの精度が必要なアプリケーションで使うことができる。より低レベルの精度（例えば、１０ｍ）の派生データベース製品が（インターネット地図表示のような）別の種類のアプリケーションに十分である場合、より低レベルの精度の派生データベース製品を、より高いレベルの精度の第一コピーから作ることができる。高レベルの精度の第一次コピーからより低精度の派生データベース製品を作るために、自動形状地点生成プログラム５００は、第一次コピーにある形状地点データを入力として使って実行することができる。自動形状地点生成プログラムが第一次コピーを入力として実行される場合、精度レベルは、第一次コピーの精度レベルより低く規定される。例えば、第一次コピーが１メートルの精度レベルで作られると、第一次コピー中の形状地点データを入力として使って実行する場合、より低レベルの精度が自動形状地点生成に対して規定されることになろう。このやり方で実行すると、自動形状地点生成プログラムは実際の形状地点データを、あたかも融合された未処理のセンサーデータのように扱う。自動形状地点生成プログラムは、低レベルの精度を提供するのに必要でないそうした形状地点を捨てるであろう。この実施形態では、必要と予想される最高レベルの精度の第一コピーを作り、次に各派生データベース製品に対してより低いレベルの精度を規定することが好ましい。
【００９０】
（Ｄ）低精度レベルの派生データベース製品を作成する代替方法
前述の実施形態の代替例は、融合された未処理のデータから地理的データベースの第一次コピーの複数バージョンを作るになろう。この代替例では、低レベルの精度の派生データベース製品を作るために自動形状地点生成プログラムを第一次コピーのデータに適用するようなことはせず、第一次コピーの別のバージョンを、別のアプリケーション用に未処理の融合されたセンサーデータから準備することになろう。この代替例が有する利点は、未処理の融合されたセンサーデータを使って、特定の各アプリケーション用に所要レベルの精度を持つデータベースの第一次コピーを作る点である。
【００９１】
（Ｅ）エンドユーザーによる収集
上記の実施形態では、道路位置データを、ポジショニングシステムを搭載した車両を地理的範囲の道路に沿って運転する調査者が収集すると説明した。代替実施形態では、道路位置データを調査者以外の者が収集することができる。例えば、道路位置データを収集するポジショニングシステムを、エンドユーザーが使って運転する車両に搭載してもよい。エンドユーザーは、商業的ユーザー（例えば、タクシー運転手又は配達トラック運転手）、非商業的ユーザーの何れでもよい。この代替例では、調査者が車両を運転する上記実施形態と同じ方法で車両が道路に沿って運転されると、データ記憶システムが作動し車両位置データを収集する。データ記憶システムは車内に置いても、また、遠くに置いてもよい。データ記憶システムを遠くに置く場合、車両位置データは、データ記憶システムを置いている遠くの場所に無線通信システムにより伝送される。本実施形態では、一旦車両位置データが得られると、上記と同じ方法で形状地点データへと処理される。車両位置データをエンドユーザーによって得る場合、確認プロセスを使い、データの有効性をチェックする（例えばエンドユーザーの車両が道路外にいるか否かをチェックする）。道路位置データをエンドユーザーによって得る場合、データを精緻にするために統計分析プロセスを使う。エンドユーザーの車両を使って道路位置を得るための方法は、同時係属出願番号第０８／９５１，７６７号に述べられており、その全開示事項をここに援用する。
【００９２】
（Ｆ）他タイプのデータの収集
上記データ収集システムの実施形態は、地理的範囲の道路の位置に関連するデータを収集するために使うことができる。一実施形態では、調査者が道路の位置に関連するデータを収集するために道路に沿って車両を運転している間、調査者は他の道路属性に関するデータも集めている。これらの他の道路に関する属性としては、記号（例えば、道路に沿った標識）、速度制限、住所と住所範囲、通りの名前、車線の数、方向指示標識、車線分離帯、道路表面構造、交通信号、停止記号等を挙げることが出来る。これらの種類における道路属性の幾つかを収集するためのシステムと方法の実施形態は同時係属出願番号第０９／２５６，３８９号と０９／３３５，１２２号に説明されており、その全開示事項をここに援用する。
【００９３】
（Ｇ）様々な他の代替例
一実施形態では、データ取得プログラム３１０、自動形状地点生成プログラム、自動センターラインプログラムが、Ｃプログラミング言語で書かれている。代替実施形態では、Ｃ＋＋、ジャバ、ビジュアルベーシック等のような他のプログラミング言語が使われている。
上記第一実施形態では、３次方程式への当てはめを行う最小２乗法を使い、未処理のセンサーデータを融合し平滑化している。代替実施形態では、他のタイプの平滑化及びフィルタリングの手法を使ってもよい。更に別の代替例では、未処理のセンサーデータのフィルタリングを実行しなくてもよい。
第一実施形態では、自動形状地点生成と自動センターラインの両方を実行し、融合されたセンサーデータから形状地点データを作っている。代替実施形態では、自動センターラインプログラムを、自動形状地点生成プログラム無しでも使うことができる。例えば、データ地点をセンターラインへシフトせずに、自動形状地点生成プログラムの出力をデータベースの第一次コピーの形状地点データとして記憶できる。代りに、自動形状地点生成プログラムにより決めたデータ地点を、自動センターラインプログラム以外の手段によりセンターライン位置へシフトすることができる。
【００９４】
同様に、自動形状地点生成プログラムを、自動センターラインプログラム無しで使うことができる。例えば、自動形状地点生成プログラムに未処理のセンサーデータ地点を最初に処理させずに、自動センターラインプログラムを未処理のセンサーデータ地点に対して使うことができる。これらの未処理のセンサー地点を−道路区分のセンターライン上に現在並んでいる−形状地点として記憶できる。代りに、自動センターラインプログラムを、自動形状地点生成プログラムにより処理されてなかった形状地点データに対して使うことができる。
上記第一実施形態では形状地点を自動生成するための方法が開示されているが、同方法は所要レベルの精度を提供するために地理的データベース中に形状地点として含むことが必要な未処理のデータ地点を特定している。これらの未処理のデータ地点を評価するために様々な他の方法を使うことができ、自動形状地点生成プログラムはこの目的のために他のアルゴリズム又は手法を使うことができる。
【００９５】
本実施形態では、直線以外の道路区分の形状は、端点の間に位置する道路区分に沿った一つ又はそれ以上の地点の地理的座標を示すデータを含む形状地点データにより表されており、この形状地点データは、地点の位置で表される道路区分の曲率を示すデータ、地点の位置での道路勾配を示すデータ等のような他のデータを追加的に含むことができる。これらの種類のデータに加えて、直線以外の道路区分を示すためには他の方法がある。直線以外の道路を示すこれら他の方法の幾つかとして、（ベジエカーブ）を含むスプライン、クロソイド等を挙げることができる。直線以外の道路区分の表す一方法は、１９９７年１１月２６日出願の第０８／９７９，２１１号に開示されており、その全開示事項をここに援用する。上記に開示された自動形状地点生成プログラムの実施形態は、これらの他の種類に関する表示の何れとも一緒に使うことができる。同様に、上記開示の自動センターラインプログラムの実施形態はこれらの他の種類に関する表示の何れとも一緒に使うことができる。
【００９６】
上記の形状地点評価アルゴリズムでは、形状地点生成アルゴリズムによる評価用の出発点として選ばれた地点は道路区分の端点の節点と一致する地点であると述べている。代替実施形態では、形状地点評価アルゴリズムを、区分の端点の間に位置する任意の地点始めとするどの地点からでも始めることができる。
上記形状地点評価アルゴリズムの実施形態の幾つかでは、中間にある融合データ地点は、融合データ地点を結ぶ直線と中間にある融合された各データ地点との距離を求め、次にこれらの距離を閾値距離と比較することにより評価されると述べた。代替実施形態では、各中間地点の距離を閾値距離と比較せずに、連続する各地点での曲率を、先行する地点の曲率のパーセント閾値、例えば±１０％と比較することができる。連続する地点での曲率が、前の地点での曲率のパーセンテージ閾値から外れている場合、先行する地点の曲率は経路の形状をもはや十分に表しておらず、前の実施形態で述べた様に原始形状地点が選択される。この代替実施形態では、任意の二つの隣接する原始形状地点の間の曲率の差が、選択されたパーセンテージ閾値を超えない様に原始形状地点を選んでいる。
【００９７】
上記の様に、位置と曲率データとを収集するために車両を道路に沿って運転する時にカメラを車両に搭載し、車両の周囲の画像を収集するために作動させてもよい。カメラからの画像を様々な目的のために使用できる。例えば、カメラからの画像を、センターラインシフト距離を求めるために自動センターラインプログラムに関連付けて使うことができる。別例では、例えば障害物を避けるため又は方向転換をするために、最も右側の車線の中心から車両が逸脱しているのを明らかにするために、カメラからの画像を使って形状地点位置を訂正することができる。
【００９８】
（VI）利点
本システムと方法により、地理的データ用のデータを効率的に素早く収集できる。開示されたシステムと方法により、地理的データベース用の道路位置データを一貫して正確に決定できる。開示されたシステムと方法は、センサー装置が提供できる高レベルの精度を利用し、高レベルの精度をこのセンサー装置から求められた地理的データベースに維持することを保証できる。
開示された実施形態に関連する利点は、道路形状を自動的に調整し形状と曲率とを自動的に生成するソフトウエアプログラムに頼りつつ、作成されるデータベース製品中にセンサーレベルで得られる高い精度を維持していることである。
【００９９】
本システムと方法により、特定の製品を使うアプリケーションに合わせたレベルの精度の様々なデータベース製品を生産することが可能となる。図２で述べた様に、様々な異なる種類のデータベース製品１１０を、地理的データベースのマスターコピー１００を使って作成する。これらの異なる各データベース製品１１０は、直線以外の道路の形状を表すための形状地点データ（例えば、図５に述べた形状地点データ２２２（３））を含んでいる。しかし、直線以外の道路を表すためのこれらの異なる各データベース製品に必要な形状地点の数は異なる。こうした異なる必要性は、これらの異なる各データベース製品の異なる使用目的から生れる結果である。幾つかのデータベース製品は、高い精度が必要なアプリケーションで使われるので、そうしたデータベース製品は直線以外の道路をより正確に示すために、より多くの形状地点を必要とする。他方、他のデータベース製品はより低い精度しか要求しないアプリケーションで使われ、従ってこれらのデータベース製品は、直線以外の道路を表すためにより少ない数の形状地点しか必要としない。低い精度しか要求しないアプリケーションの場合、アプリケーションを使っているデータベース製品中ではより少ない形状地点データで済むという利点がある。含まれる形状地点が少ない場合、データベースの記憶容量要件は減る。更に、含まれる形状地点が少ない場合、データベースを使うアプリケーションは、より早く作動する。
【０１００】
前述の利点は、地理的データベースのマスターコピー１００から派生するデータベース製品（図２の１１０）に関係する。地理的データベース１００のマスターコピーについて、同様の考えが当てはまる。全ての平滑化された融合データを地理的データベースのマスターコピー１００中に形状地点データとして記憶できるが、こうするとデータベースのサイズを非常に大きくしてしまうことになろう。そのようなデータベースの大きなサイズは結果的に、取扱い、管理、更新、維持を困難にする。従って、平滑化された融合データの一部だけを地理的データベースのマスターコピー中に形状地点データとして記憶することが有利である。
前述の詳細説明は制限的ではなく例示的と見なされるよう意図されており、本発明の領域は、全ての同等物を含む上記請求の範囲により定義されるよう意図されていることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】地理的データベース用のデータを収集するための本発明の実施形態を使うことのできるカバレージを示す線図である。
【図２】図１に示された地理的データベースの第一次バージョンから派生データベース製品を作るためのプロセスを示す線図である。
【図３】図１に示されたカバレージに位置し且つどのデータが地理的データベースの第一次バージョンのために収集されるかについての地理的特徴を含む割当範囲を示す地図である。
【図４】図３に示された地理的範囲にある道路の一部の図である。
【図５】図４に示された道路を表すために使われた地理的データベースにあるデータ記録の構成要素を示すブロック線図である。
【図６】図３に示された地理的範囲にある道路の別の部分の一部の図である。
【図７】図２の地理的データベースのための道路を表すデータを作るための第一実施形態によるプロセスのフロー線図である。
【図８】図７に示されたデータ収集段階で使われる車両に搭載された装置の構成要素のブロック線図である。
【図９】図７に示されたプロセスの実施形態による、道路形状データを収集するために車両が運転されている道路の図である。
【図１０】図９の図面の一部の拡大図であり、未処理のデータ地点を示す。
【図１１】図１０で示された道路の同じ一部を示し、図１０の未処理のデータ地点から派生し融合されたデータ地点を示す。
【図１２】図１０と１１で示された道路の同じ部分を示し、図１１の融合されたデータ地点から派生し平滑化されたデータ地点を示す。
【図１３】図１０−１２で示された道路の同じ部分を示し、異常値を取り除く随意の段階を示す。
【図１４】図１３に示された道路の同じ部分を示し、図１３の異常値を除いた後の平滑化されたデータ地点を示す。
【図１５】地理的データベース用の形状地点の作成に使われるべき収集されたデータ地点を自動的に選択するための図７に示されたプロセスの一部の段階に関するフロー線図である。
【図１６Ａ】地理的データベース用の形状地点を自動生成するための図１５におけるプロセスのアプリケーションを示す。
【図１６Ｂ】地理的データベース用の形状地点を自動生成するための図１５におけるプロセスのアプリケーションを示す。
【図１６Ｃ】地理的データベース用の形状地点を自動生成するための図１５におけるプロセスのアプリケーションを示す。
【図１６Ｄ】地理的データベース用の形状地点を自動生成するための図１５におけるプロセスのアプリケーションを示す。
【図１６Ｅ】地理的データベース用の形状地点を自動生成するための図１５におけるプロセスのアプリケーションを示す。
【図１７Ａ】地理的データベース用の形状地点を自動生成するための代替プロセスを示す。
【図１７Ｂ】地理的データベース用の形状地点を自動生成するための代替プロセスを示す。
【図１７Ｃ】地理的データベース用の形状地点を自動生成するための代替プロセスを示す。
【図１７Ｄ】地理的データベース用の形状地点を自動生成するための代替プロセスを示す。
【図１７Ｅ】地理的データベース用の形状地点を自動生成するための代替プロセスを示す。
【図１８Ａ】地理的データベース用の形状地点を自動生成するための別の代替プロセスの適用を示す。
【図１８Ｂ】地理的データベース用の形状地点を自動生成するための別の代替プロセスのアプリケーションを示す。
【図１８Ｃ】地理的データベース用の形状地点を自動生成するための別の代替プロセスのアプリケーションを示す。
【図１８Ｄ】地理的データベース用の形状地点を自動生成するための別の代替プロセスのアプリケーションを示す。
【図１８Ｅ】地理的データベース用の形状地点を自動生成するための別の代替プロセスのアプリケーションを示す。
【図１９】データ収集中の車両の位置を明らかにするため、選択されたデータ形状地点を自動調節するための図７に示されたプロセスの一部の段階に関するフロー線図である。
【図２０Ａ】地理的データベース用の形状地点を自動的に中央に寄せるための図１９におけるプロセスのアプリケーションを示す。
【図２０Ｂ】地理的データベース用の形状地点を自動的に中央に寄せるための図１９におけるプロセスのアプリケーションを示す。
【図２０Ｃ】地理的データベース用の形状地点を自動的に中央に寄せるための図１９におけるプロセスのアプリケーションを示す。
【図２０Ｄ】地理的データベース用の形状地点を自動的に中央に寄せるための図１９におけるプロセスのアプリケーションを示す。
【図２１Ａ】地理的データベース用の形状地点を自動的に中央に寄せるための代替プロセスを示す。
【図２１Ｂ】地理的データベース用の形状地点を自動的に中央に寄せるための代替プロセスを示す。
【図２１Ｃ】地理的データベース用の形状地点を自動的に中央に寄せるための代替プロセスを示す。
【図２１Ｄ】地理的データベース用の形状地点を自動的に中央に寄せるための代替プロセスを示す。

Claims (9)

1. 道路の形状を表すデータを含む地理的データベース製品を形成するためのコンピュータプログラムであって、
   第１の派生地理的データベース製品について最高レベルの精度を決定するために少なくとも１つの第１の入力パラメータを受け入れる第１のルーチンと、
   前記道路に沿った地点を表すソースデータを収集したものから、どのデータが前記最高レベルの精度を用いて前記道路を表すのに必要であるかを選択する第２のルーチンと、
   前記第１の派生地理的データベース製品を形成するのに必要であると決定された前記データをマスター地理的データベースに記憶する第３のルーチンと、
   前記マスター地理的データベースに含まれた前記ソースデータを用いて前記第１の派生地理的データベースを形成する第４のルーチンと、
   第２の派生地理的データベース製品について前記最高レベルよりも低いレベルの精度を決定するために少なくとも１つの第２のパラメータを受け入れる第５のルーチンと、
   前記ソースデータのうちどのソースデータが前記第２の派生地理的データベース製品について前記レベルの精度を用いて前記道路を表すのに必要であるかを決定する第６のルーチンと、
   前記最高レベルより低いレベルの精度を用いて前記道路を表すのに必要であると決定された前記ソースデータから前記第２の派生データベース製品を形成する第７のルーチンと、
   を具備することを特徴とするコンピュータプログラム。
2. 前記第１の入力パラメータを或るレベルの精度に関連付ける表に、該第１の入力パラメータを一致させる第８のルーチンをさらに具備する、請求項１に記載のコンピュータプログラム。
3. 前記第１の入力パラメータが距離として規定される請求項１に記載のコンピュータプログラム。
4. 前記ソースデータを収集したものが未処理のセンサデータを含む、請求項１に記載のコンピュータプログラム。
5. 前記ソースデータを収集したものが、複数の異なるタイプのセンサからのセンサ示度を考慮するために各未処理の示度が変更される融合段階の結果として形成された、未処理のセンサデータを含む、請求項１に記載のコンピュータプログラム。
6. 前記ソースデータが前記道路に沿って自動車を運転する間に得られる、請求項１に記載のコンピュータプログラム。
7. 前記ソースデータが慣性センサシステムとＧＰＳシステムとを用いて得られる、請求項１に記載のコンピュータプログラム。
8. 前記データを記憶する前に、道路に沿った地点を表すデータが該データにより表される道路のセンターライン上に整列するように前記データを変更する第９のルーチン、をさらに具備する請求項１に記載のコンピュータプログラム。
9. 前記第９のルーチンが前記第２のルーチンの後に実行される、請求項８に記載のコンピュータプログラム。

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