JP4749594B2 - デジタル地図の位置情報伝達方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル地図の位置情報を伝達する方法に関し、特に、受信側にデジタル地図上の位置が正確に伝わるように送信データを工夫したものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ナビゲーション車載機を搭載する車両が急激に増加している。ナビゲーション車載機は、デジタル地図データベースを保持し、交通情報センターなどから提供される渋滞情報や事故情報に基づいて、渋滞や事故位置を地図上に表示し、また、それらの情報を条件に加えて経路探索を実施する。
【０００３】
デジタル地図のデータベースは、我が国では数社で作成されているが、基図及びデジタイズ技術の違いから、この地図データには誤差が含まれており、その誤差は各社のデジタル地図によって違っている。そのため、交通情報などで、例えば事故位置を伝える場合、その位置の経度・緯度データを単独で提示すると、車載機では、保持しているデジタル地図データベースの種類により、異なる道路上の位置を事故位置として識別してしまう虞れがある。
【０００４】
こうした情報伝達の不正確さを改善するため、従来は、道路網に存在する交差点などのノードにノード番号が、また、ノード間の道路を表すリンクにリンク番号が定義されており、各社のデジタル地図データベースでは、各交差点や道路がノード番号及びリンク番号と対応付けて記憶され、また、交通情報では、道路をリンク番号で特定し、その先頭から何メートル、と云う表現方法で道路上の地点が表示される。しかし、道路網に定義したノード番号やリンク番号は、道路の新設や変更に伴って新しい番号に付け替える必要があり、また、ノード番号やリンク番号が変更されると、各社のデジタル地図データも更新しなければならない。そのため、ノード番号やリンク番号を用いてデジタル地図の位置情報を伝達する方式は、そのメンテナンスに多大な社会的コストが掛かることになる。
【０００５】
こうした点を改善するため、本発明の発明者等は、特願平１１−２１４０６８号や特願平１１−２４２１６６号において、次のような方式を提案している。
この方式では、情報提供側は、渋滞や事故などの事象が発生した道路位置を伝えるとき、その事象位置を含む所定長の道路区間の道路形状を、その道路上に配列するノード及び補間点（道路の曲線を近似する折れ線の頂点。この明細書では、特に断らない限り、補間点を含めて「ノード」と呼ぶことにする）の座標列から成る「道路形状データ」と、この道路形状データで表した道路区間内の相対的な位置により事象位置を表す「事象位置データ」とを受信側に伝達し、これらの情報を受信した側では、道路形状データを用いてマップマッチングを行い、自己のデジタル地図上での道路区間を特定し、事象位置データを用いてこの道路区間内の事象発生位置を特定する。
【０００６】
また、本発明の発明者等は、このマップマッチングの手順を効率化した方式についても提案している。この方式は、逐次マッチングの手法を取り入れたものであり、受信側では、受信した道路形状データと事象位置データとを用いて事象位置の座標を算出し、道路形状データのノード列の中に事象位置をノードとして追加する。そして、このノード列の始端のノードから順にマップマッチングを実施し、自己のデジタル地図の道路上で、事象位置を表すノードに最も良くマッチングする地点を事象位置として特定する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
これらの方式でデジタル地図の位置情報を伝達する場合には、受信側のマッチング精度を高めることが重要な課題となる。特に、逐次マッチングの方式では、マップマッチングの開始点を誤ると、その後のマップマッチングに誤りが引き継がれる傾向があり、誤マッチングの原因になりやすい。また、浅い交差角度で交わる交差点では、誤マッチングが発生しやすいと云う問題がある。
【０００８】
本発明は、こうした問題点を解決するものであり、受信側のマッチング精度を高めることができるデジタル地図の位置情報伝達方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では、送信側がデジタル地図上のベクトル形状を伝達し、受信側がマップマッチングにより自己のデジタル地図上での前記ベクトル形状を特定するデジタル地図の位置情報伝達方法において、送信側は、前記ベクトル形状の端点として、マップマッチングの際に複数候補点が発生しにくい箇所を選定し、前記箇所に端点を持つ前記ベクトル形状を受信側に伝達するようにしている。
【００１０】
また、送信側は、前記ベクトル形状の端点を、マップマッチングの際に複数候補点が発生しにくい箇所に移動し、端点位置を変形した前記ベクトル形状を受信側に伝達するようにしている。
【００１１】
また、送信側は、前記ベクトル形状の途中の交差点で、前記ベクトル形状と前記ベクトル形状に接続する接続ベクトルとの成す角度が小さいとき、前記角度を拡げる方向に前記交差点での前記ベクトル形状の方位角を変形し、前記方位角を変形した前記ベクトル形状を受信側に伝達するようにしている。
【００１２】
そのため、受信側の誤マッチングを防ぎ、デジタル地図上の位置情報を正確に伝えることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明のデジタル地図の位置情報伝達方法では、送信側が、受信側で誤マッチングが発生しないように、開始点のノードの選択や、ノード位置の変形を行う。
図８は、本発明の位置情報伝達方法を実施する装置の一例として、他の装置20との間で道路上の事象発生情報を交換する位置情報送受信装置10を示している。
この装置10は、他の装置20の位置情報送信部21から道路形状データ及び事象位置データを含む情報を受信する位置情報受信部12と、デジタル地図データを蓄積するデジタル地図データベース15と、道路形状データ及び事象位置データを用いてマップマッチングを行い、デジタル地図上の事象位置を特定するマップマッチング部13と、地図上に事象位置を重畳して表示するデジタル地図表示部14と、発生した事象情報を入力する事象入力部16と、この事象情報を伝達するための道路形状データ及び事象位置データを生成する位置情報変換部17と、受信側で誤マッチングが発生しないように道路形状データを変形する形状ベクトルデータ変形部18と、生成された道路形状データ及び事象位置データを含む位置情報を他の装置20の位置情報受信部22に送信する位置情報送信部11とを備えている。
【００１４】
図９は、位置情報送信部11から送信される位置情報の一例を示しており、図９（ａ）が道路形状データを含む道路区間特定用の形状ベクトルデータ列情報であり、図９（ｂ）が、この道路区間内に設けた基準点から事象位置までの相対距離データを含む交通情報である。
【００１５】
位置情報変換部17は、事象入力部16から入力した事象情報を基に、事象発生位置を含む道路区間のノードｐ₁〜ｐ_nの座標（経度・緯度）をデジタル地図データベース15から取得して、道路形状データ（形状ベクトルデータ列）を生成し、また、この形状ベクトルデータ列で表した道路区間内に基準点を設定して、この基準点から事象発生位置までの相対距離データを含む交通情報を生成する。
【００１６】
位置情報変換部17は、この形状ベクトルデータ列を生成する際に、受信側でのマップマッチングの開始点となるノードｐ₁を、誤マッチングが発生しないように選択する。この処理について第１の実施形態で説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
図２は、位置情報変換部17が、ノードｐ₁を選出する手順を示している。この手順は、プログラムにより位置情報変換部17の機能を実現するコンピュータが、そのプログラムに従って実行する手順である。図１の説明図を参照しながら、この手順を説明する。
【００１８】
図１において、実線はデジタル地図の道路を示し、白丸及び黒丸は、この道路形状に含まれるノードを示している。この道路の矢印を示す位置に渋滞事象が発生した場合に、事象発生区間の外側にあって、マップマッチングの開始点となり得るノード（即ち、形状ベクトルデータ列の１番目のノードｐ₁と成り得るノード）を黒丸で示している。位置情報変換部17は、図２の手順により、この黒丸の中から、受信側で誤マッチングが発生しないノードを選出する。
【００１９】
ステップ１：形状ベクトルデータ列に含める対象区間を選出し、
ステップ２：この対象区間の端点の外側付近に位置するノードを幾つかピックアップし、
ステップ３：その各ノードに番号（ｐ₁〜ｐ_m）を付与する。
ステップ４：ｊ＝１の最初のノードｐ_jから順に、
ステップ５：ｐ_jと隣接道路との距離Ｌ_j及び切片方位角度差分Δθ_jを算出する。
【００２０】
ステップ６：ノードｐ_jの判定値ε_jを次の（式１）によって判定する。

α、βは、予め決めた係数
ステップ７、ステップ８：ｐ₁〜ｐ_mの全てのノードについてステップ５、ステップ６の処理を行った後、
ステップ９：判定値εが最も大きいノードｐ_rを選出し、
ステップ10：ノードｐ_rから当初の対象区間の端点までの経路を経路探索で選出し、その経路を対象区間に加える。
【００２１】
こうした処理を行うことにより、マップマッチングの開始点となる形状ベクトルデータ列の１番目のノードｐ₁として、受信側が間違いにくい地点を選出することが可能になる。
【００２２】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、対象区間の対象道路に並走する道路が存在する場合に、対象区間の端点位置を変形して、受信側の誤マッチングを防止する方法について説明する。
【００２３】
図３に示すように、並走路１と並走路２との間に対象区間の対象道路が在る場合、形状ベクトルデータ変形部18は、対象区間の端点ＰをＰ’の位置に移すことにより、端点Ｐが並走路１上の点として誤マッチングされることを防止する。但し、Ｐ’を並走路２に近付け過ぎると、今度は並走路２上の点として誤マッチングされる可能性が生じる。形状ベクトルデータ変形部18は、そうした虞れが無いようにＰ’の位置を選択する。
【００２４】
図４は、形状ベクトルデータ変形部18の処理手順を示している。この手順は、プログラムにより形状ベクトルデータ変形部18の機能を実現するコンピュータが、そのプログラムに従って実行する手順である。
ステップ11：位置情報変換部17が対象道路の対象区間を選出すると、
ステップ12：対象区間の端点ノードＰをピックアップし、
ステップ13：Ｐから周辺隣接道路の各々に垂線を引き、ｍ個の交点Ｐ_jの座標を算出する。
【００２５】
ステップ14：Ｐ−Ｐ_j間の距離Ｌ_jと切片方位Δθ_jとから、（式１）により、各Ｐ_jの判定値ε_jを算出する。
ステップ15：全てのε_jの中で、最小の判定値ε_rを取るノードＰ_rを選出し、
ステップ16：ノードＰ_rが形状ベクトルデータ列進行方向の左右どちら側に存在するかを判断し、
ステップ17：ノードＰ_rの反対側で、端点Ｐから対象道路の垂線方向にＬ’＝｛κＬ_r，Ｌ₀｝だけ進んだ地点にＰ’を置く。
ここで、κは、０＜κ＜１の予め決めた係数、Ｌ₀は、１２０ｍ程度の予め決めた判定値である。κＬ_rがＬ₀以下の場合はＬ’＝κＬ_rとなり、κＬ_rがＬ₀を超える場合はＬ’＝Ｌ₀となる。
【００２６】
次に、端点ＰをＰ’に移したことにより、端点が他の道路に近付き過ぎていないかどうかを判定する。近付き過ぎている場合は、Ｌ’を１／１０ずつ短縮し、近付き過ぎが解消するまでそれを繰り返す。即ち、
ステップ18：短縮係数ｋ＝１０として、
ステップ19：Ｐ’から、ステップ13及びステップ14と同様の処理を行って、Ｐ'−Ｐ'_j間の距離Ｌ'_jと切片方位Δθ'_jとを求め、（式１）により、各Ｐ'_jの判定値ε'_jを算出し、最小のε'_sを選出する。
【００２７】
ステップ20：ε'_s＞με_rであるかを判定する。μは予め決めた１．２〜２程度の値である。
ステップ20において、ε'_s＞με_rで無いときは、
ステップ21：短縮係数ｋをｋ＝ｋ−１に設定して、
ステップ22：Ｌ'＝（ｋ／１０）・Ｌ’により、Ｌ’を１／１０ずつ縮めて、ステップ19からの手順を繰り返す。
【００２８】
Ｌ’を短縮して、あるいは、短縮しなくてもε'_s＞με_rを満たした場合は、
ステップ23：開始点Ｐの座標をＰ’に修正し、
ステップ24：Ｐから対象区間上を距離Ｌ₁（予め決めた距離）だけ進んだ点と、Ｐ’とを結び形状を変形する（図３の点線）。
ステップ25：ノードＰ’の位置誤差を送信データ（図９（ａ））の位置誤差として設定する。なお、この場合、Ｐ’がずれることにより、対象区間の形状自体は変形されるが、図５に示すように、方位の変更は必ずしも必要ではない。
こうして、対象区間の端点を変形することにより、受信側での誤マッチングを防止することができる。
【００２９】
なお、図３に示すように、対象区間と並走する並走路１、２が存在する場合には、対象区間全体を平行移動する方法も考えられる。この場合には、前記Ｐ→Ｐ’間の距離＝Ｌ’（左右オフセット距離）の分だけ、全ノードを同方向にずらしていけば良い。
【００３０】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、対象区間の対象道路が浅い角度で交差する分岐路を有している場合に、対象区間のノード位置を変形して、受信側の誤マッチングを防止する方法について説明する。
【００３１】
インターチェンジの入出路などは、図６に示すように、本線と浅い角度で交差しているため、受信側が対象区間を表す形状ベクトルデータ列を用いて逐次マッチングを実施した場合に、誤マッチングが発生しやすい。そこで、形状ベクトルデータ変形部18は、対象区間内のノードの位置をＰ_j+1’に移すことにより、誤マッチングされることを防止する。但し、この場合も、Ｐ_j+1’の地点が他の接続道路に近付き過ぎると、誤マッチングの可能性が生じるため、形状ベクトルデータ変形部18は、そうした虞れが無いようにＰ_j+1’の位置を選択する。
【００３２】
図７は、この場合の形状ベクトルデータ変形部18の処理手順を示している。この手順は、プログラムにより形状ベクトルデータ変形部18の機能を実現するコンピュータが、そのプログラムに従って実行する手順である。
ステップ31：位置情報変換部17が対象道路の対象区間を選出すると、
ステップ32：対象区間内の交差点ノードを抽出し、各ノードに番号を付与する（ｐ₁〜ｐ_m）。
ステップ33：ｊ＝１の最初のノードｐ_jから順に、
ステップ34：交差点ノードｐ_jを中心に前後±Ｌ₀ｍ（Ｌ₀は、予め決めた１２０ｍ程度の距離）内に存在する近傍交差点の全ての接続道路（交差道路）ｋについてΔθ_jkを算出する。Δθ_jkは、図６に示すように、
θ_j ：対象道路のノードｐ_jでの曲がり角度
θ_jk ：交差道路ｋの対象道路に対する曲がり角度
とするとき、Δθ_jk＝θ_j−θ_jkにより求める。
【００３３】
ステップ35：各接続道路の評価値ε_jkを（式２）により算出する。
ε_jk ＝ α｜Δθ_jk｜＋β・Ｌ_ji （式２）
ここで、Ｌ_jiは、ノードｐ_jから対象接続道路ｋが存在する交差点までの距離である。
ステップ36：全てのε_jkが規定値ε₀以上であるときはステップ46に移行し、そうでないとき、つまり、浅い角度で交差する接続道路が存在するときは、
ステップ37：評価値εが最も小さいｋ＝ｒを抽出する。
【００３４】
そして、対象道路と接続道路ｒとの接続角度が大きくなるように、また、接続道路ｒの存在する交差点が前後にずれている場合には、その交差点との間隔が拡がるように、対象道路形状をデフォルメする。また、デフォルメ後の評価値を求め、デフォルメにより他の接続道路に近付き過ぎたような場合は、デフォルメ量を１／１０ずつ減らして、近付き過ぎが解消するまでそれを繰り返す。即ち、
ステップ38：ｍ＝１０として、
ステップ39：Δθ_jr≒０で無く、且つ、
Δθ_jrが正のときは、θ_j’＝θ_j−ｍ・δθ
Δθ_jrが負のときは、θ_j’＝θ_j＋ｍ・δθ
δθは、予め決めた１．５°程度の値
に接続角度を拡げる。
【００３５】
ステップ40：また、Ｌ_ji≠０のときは、Ｌ_ji’＝Ｌ_ji＋ｍ・δＬに交差点間隔を拡げる。δＬは、予めきめた１０ｍ程度の距離である。
ステップ41：デフォルメの結果を見るため、デフォルメ後の各接続道路の評価値ε_jk’を算出して、全てのε_jk’がμε_jrより大きいかを判定する。大きくないときは、
ステップ42：ｍ＝ｍ−１に設定して、ステップ39、40の手順を繰り返す。
【００３６】
ステップ41において、デフォルメ量を減らして、あるいは、減らさなくてもε_jk’＞με_jrとなった場合は、
ステップ43：ノードｐ_jの位置をＬ_ji’分だけ修正し、θ_j’方向に距離Ｌ（予め決めた距離）進んだ位置にｐ_j+1を設定する。
【００３７】
ステップ44：対象道路沿いに距離２Ｌ進んだ場所にｐ_j+2を設定し、
ステップ45：ノードｐ_j〜ｐ_j+2の方位誤差、ノードｐ_j+1、ｐ_jの位置誤差を算出して送信データ（図９（ａ））に設定する。
ステップ46、ステップ47：ステップ34からの手順を、交差点ノードｐ₁〜ｐ_mの全てについて繰り返す。
こうした、対象区間の変形を行うことにより、受信側での誤マッチングを防止することができる。
【００３８】
なお、ここでは、ｐ_jの方位変形に伴い、ステップ43、44でｐ_j+1、ｐ_j+2の位置の修正を行っているが、この処理は必ずしも必要では無い。この位置の修正を行わない場合には、ステップ45では、ノードｐ_jの方位誤差とノードｐの位置誤差とを設定することになる。
【００３９】
また、ステップ39では、Δθ_jr≒０の場合に、方位変形を行わないこととしているが、これは格子状道路網の場合、角度を無理に変えると道路外走行となる可能性があるためである。
【００４０】
図１０は、受信側のマップマッチング部13が、形状ベクトルデータの変形が行われた図９（ａ）の位置情報を受信したときの処理手順を示している。
ステップ51：位置情報を受信すると、
ステップ52：マップマッチング開始点の候補点を決定し、
ステップ53：マップマッチングを行う。
ステップ54：受信した形状ベクトルデータの各ノードの座標と、マップマッチングで確定したデジタル地図の道路区間上の最も近い点との位置誤差及び方位誤差を各々算出し、
ステップ55：全てのノードの位置誤差及び方位誤差が、受信した位置情報に含まれる誤差情報と比較して妥当か否かを判断する。妥当であれば、
ステップ56：マッチングが成功であると判断し、道路区間を確定する。
ステップ55において、妥当でなければ、
ステップ57：マッチング開始候補点以外の候補点を位置誤差、方位誤差を考慮して検索し、決定する。
【００４１】
こうした処理により、伝送されたデジタル地図上の位置を正しく特定することができる。送信側が、各実施形態で示した、マッチング開始点の選出や形状ベクトルデータの変形を行うことにより、受信側では、逐次マッチング及び形状マッチングのいずれの方式を採る場合でも、誤マッチングの発生を抑えることができる。
【００４２】
なお、ここでは、デジタル地図の道路上の位置を伝える場合を例に説明してきたが、本発明は、道路に限らず、河川や等高線など、デジタル地図に表される各種の形状ベクトル上の位置を伝達する場合に、適用することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の位置情報伝達方法では、受信側の誤マッチングを防ぎ、マッチング精度を高めることができる。従って、デジタル地図の位置情報を、正確に伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態での送信側の処理を説明する図、
【図２】第１の実施形態の位置情報伝達方法での送信側の処理手順を示すフロー図、
【図３】第２の実施形態での送信側の処理を説明する図、
【図４】第２の実施形態の位置情報伝達方法での送信側の処理手順を示すフロー図、
【図５】第２の実施形態の位置情報伝達方法での形状ベクトルデータの変形を説明する図、
【図６】第３の実施形態での送信側の処理を説明する図、
【図７】第３の実施形態の位置情報伝達方法での送信側の処理手順を示すフロー図、
【図８】実施形態の位置情報伝達方法を実施する装置の構成を示すブロック図、
【図９】実施形態の位置情報伝達方法での伝送データを示す図、
【図１０】実施形態の位置情報伝達方法のマップマッチング手順を示すフロー図である。
【符号の説明】
10、20 位置情報送受信装置
11、21 位置情報送信部
12、22 位置情報受信部
13 マップマッチング部
14 デジタル地図表示部
15 デジタル地図データベース
16 事象情報入力部
17 位置情報変換部
18 形状ベクトルデータ変形部

Claims (5)

1. 送信装置が保有する第１のデジタル地図上における第１の事象発生区間に対応する道路区間として、受信装置が保有する前記送信装置とは異なる第２のデジタル地図上における第２の事象発生区間を特定する方法であって、当該方法は、
   前記送信装置が実行する、
   前記第１のデジタル地図上で前記第１の事象発生区間に存在するノード列を取得するステップと、
   前記事象発生区間を含む道路上にあり、且つ前記事象発生区間の端点の外側に位置するノードを所定の条件で選択するステップと、
   前記選択したノードを前記第１の事象発生区間の前記ノード列に加え、前記ノード列に属する各ノードの座標情報と前記選択したノードの座標情報とを含む位置情報を生成するステップと、
   前記位置情報を前記受信装置へ送信するステップと、
   前記受信装置が実行する、
   前記位置情報を受信するステップと、
   前記位置情報に含まれる前記ノード列に属する各ノードの座標情報と前記選択したノードの座標情報とを用いて、前記第２のデジタル地図上でマッチングをおこなって前記第２の事象発生区間を特定するステップと、
   を備える方法。
2. 前記送信装置での前記選択するステップにおいて、
   前記事象発生区間を含む道路上にあり、且つ前記事象発生区間の端点の外側に位置すると共に、前記受信装置が前記第２のデジタル地図上でマッチングを行う際に、誤マッチングが発生しにくいノードを選択する、請求項１記載の方法。
3. 前記送信装置での前記生成するステップにおいて、
   前記選択したノードと、前記選択したノードから前記事象発生区間の端点までの相対距離データとを含めて前記位置情報を生成し、
   前記受信装置での前記特定するステップにおいて、
   前記位置情報に含まれるノード列に属する各ノードの座標情報と前記選択したノードの座標情報とを用いて、前記第２のデジタル地図上でマッチングをおこなった上で、前記相対距離データを用いて前記第２の事象発生区間を特定する、請求項１または２記載の方法。
4. 受信装置側で、送信装置が保有する第１のデジタル地図上の第１の事象発生区間に対応する、前記受信装置が保有する前記送信装置とは異なる第２のデジタル地図上で第２の事象発生区間を特定させるための送信装置であって、当該送信装置は、
   前記第１のデジタル地図上で前記第１の事象発生区間の座標情報を含むノード列情報を取得する手段と、
   前記事象発生区間を含む道路上にあり、且つ前記事象発生区間の端点の外側に位置するノードを所定の条件で選択する手段と、
   前記選択したノードを前記第１の事象発生区間の前記ノード列情報に加えて位置情報を生成する手段と、
   前記受信装置で前記ノード列情報に含まれる座標情報と前記選択したノードに含まれる座標情報とを用いて、前記第２のデジタル地図上でマッチングをおこなって前記第２の事象発生区間を特定させる為に前記位置情報を前記受信装置へ送信する手段と、
   を備える送信装置。
5. 請求項４記載の送信装置から前記位置情報を受信する手段と、
   前記ノード列情報に含まれる座標情報と前記選択したノードに含まれる座標情報とを用いて、前記第２のデジタル地図上でマッチングをおこなって前記第２の事象発生区間を特定する手段とを備えた受信装置。

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