JP5448367B2 - ルート決定方法およびデバイス - Google Patents

Description

本発明は、ルート決定に関し、より具体的には、評価関数に基づいて、例えば、道路網上のルートを決定するための方法に関する。有利にも、本発明の方法およびシステムは、ルート検索に利用され得、特に道路網におけるルートを（例えば、車両上で）検索するために利用され得る。

所与の出発点から所与の目的地までの良いルート（好適には最適なルート）を見つけることは、カーナビゲーションシステムまたはルーティング情報を提供するその他のシステムの鍵となる特徴のうちの１つである。本明細書の全体にわたって、用語「最適なルート（ｏｐｔｉｍｕｍ ｒｏｕｔｅ）」は、最小のコストのルートに対して用いられ、ルートのコストは、ルートによって通過（ｔｒａｖｅｒｓｅ）されるグラフのエッジおよび頂点のコストの和によって決定される。例えば、道路網においてルートが決定されるとき、ルートのコストは、通過される道路のセグメントのコスト、および道路のセグメントの接合部に関連するコストに対応する。使用されるコストモデルに依存して、コストは、距離、移動時間、および／またはユーザの選好度を反映し得る。同様に、例えば用語「良いルート（ｇｏｏｄ ｒｏｕｔｅ）」は、少ないコストに関連するルートを意味する（すなわち、ルートの移動に対して生じるコストに関して、ルートの品質が測定される）。一連のエッジおよび一連の頂点（グラフのエッジが相互接続している）によって定義される所与のグラフに対し、様々なコストモデルが定義され得る。例えば、ナビゲーションシステムにおいて、様々なコストモデルは、様々な最適化の基準（例えば、最速ルート、最短ルート、トンネルの回避、ハイウェイの回避、フェリーの回避、有料道路の回避、等）、ならびにこれらのオプションおよび選好度の組み合わせに対応し得る。

（関連技術）
グラフ上で最適なルートまたは良いルートを見つけるためのいくつかの標準的なアルゴリズムが、当該技術分野において公知であり、それらのうちで最も有名なものは、ＤｉｊｋｓｔｒａアルゴリズムおよびＡ^＊−アルゴリズムである。

Ｄｉｊｋｓｔｒａアルゴリズムにおいては、道路網（または、より一般的にはグラフ）は、エッジの伸縮（ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ）または延長（ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）によって、ルートの出発点から出発して探索される。道路網の様々な頂点は、頂点と出発点とを結ぶルートに関連する順序にしたがって訪問される。グラフのエッジの延長において、目的地に到達したとき、出発点から目的地までの最適なルートが見つけられ、Ｄｉｊｋｓｔｒａアルゴリズムが終了する。

Ａ^＊−アルゴリズムは、Ｄｉｊｋｓｔｒａアルゴリズムの改変であり、このＡ^＊−アルゴリズムは、グラフの頂点に対する評価関数を利用する。所与の頂点に対する評価関数は、所与の頂点と目的地とを結ぶ最適なルートに関連するコストに対する評価を提供する。ルート検索においては、様々な経路が、出発点からそれまでの頂点までに生じたコストの和および頂点に対する評価関数の値によって与えられる優先順位にしたがって、ランク付けされる。評価関数が、頂点と目的地とを結ぶ最適なルートのコストを決して過大評価することがない場合、Ａ^＊−アルゴリズムが最適経路問題に対する正しい解を見つけることが公知である。従来、評価関数は、単純な幾何学的基準（例えば、直線距離（ａｉｒ ｄｉｓｔａｎｃｅ））に基づいて、決定される。

カーナビゲーションのためのルート検索は、しばしば、ターン制限に適応するために、道路網の双対グラフ（双対グラフの頂点は、道路網の道路セグメントを表現している）に対して実行される。多くの用途において、ルート検索は、今日では、追加的な便利な特徴（例えば、いくつかの代替ルートを決定すること、ユーザの選好度に適応すること、動的なルーティング、等）を提供することが期待されている。ルート検索を実行するための双対グラフと上述の追加的な特徴との両方は、格納空間および計算時間の要件の観点から見てコストが高い。

したがって、当該技術分野においては、ルート検索の複雑さを減少させることを可能にするルートを決定するための改良された方法およびデバイスに対する必要性が存在する。特に、当該技術分野においては、適度な格納空間および／または計算時間の要件を有するルートを決定するための改良された方法およびデバイスに対する必要性が存在する。

本発明にしたがうと、この必要性は、独立請求項によって定義される方法およびデバイスによって対処される。従属請求項は、好適または有利な実施形態を定義する。

本発明の一局面にしたがうと、ルートを決定するための方法が提供される。この方法は、第１のステップにおいて、第１のグラフに基づいて評価関数の値を決定することであって、頂点に対する評価関数の値は、その頂点から目的地までのルートに関連するコストの下限を表現している、ことと、第２のステップにおいて、第１のステップにおいて決定された評価関数の値に基づいて、第２のグラフ上で出発点から目的地までのルートを検索することとを含む。評価関数の値は、直線距離ベースの評価だけに基づいて決定されるのではなく、第１のグラフに基づいて決定されるので、評価関数は、この評価関数が頂点から目的地までの最短のルートに対する実際のコストを良く近似するように決定され得る。そのような近似関数は、以下では「良い（ｇｏｏｄ）」近似関数として称される。そして、良い評価関数は、第２のステップにおけるその後のルート検索の複雑さを低減するために利用され得る。

第１のステップにおいて評価関数の値を決定することは、第１のグラフ上で頂点から目的地までのルートを検索することを含み得、この検索は、第１のグラフ上でＤｉｊｋｓｔｒａアルゴリズムまたはＡ^＊−アルゴリズムを用いることによって実行され得る。第１のグラフ上でのルート検索は、目的地から出発して検索を出発点に向けて延長することによって実行され得る。言い換えると、第１のステップにおいて、検索方向は逆転され得る。第１のグラフ上でルート検索の間に探索される頂点に対し、第１のグラフ上でルート検索を実行することによって、評価関数の値が決定されるとき、良い評価関数が提供され得、この良い評価関数は、それぞれの頂点から目的地までの任意のルートに関連する真の最小のコストを表現し得るか、または少なくとも真の最小のコストに対する良い近似を提供し得る。この評価関数の値に基づいて、第２の検索におけるその後の検索の検索ツリーのサイズが低減され得る。

第２のステップにおいて、評価関数の値に基づいて、前記ルートとは異なる目的地までの少なくとも１つのさらなるルートが検索または決定され得る。少なくとも１つのさらなるルートは、出発点から目的地までの代替ルート、または別の出発点から目的地までのルートのうちの少なくとも１つを含み得る。別のルートに対する検索は、例えば、車両が所定のルートから逸れたとき、または第２のグラフのエッジまたは頂点に対するコストが変化したときに開始され得、これは例えば、ユーザによって指定された回避オプション、交通情報信号、または動的なルーティングによってもたらされ得る。複数のルート検索に対する第１のステップの結果（すなわち、評価関数の値）を利用することによって、所与のルート検索に必要な平均の計算時間が、低減され得る。なぜならば、中間の結果（すなわち、評価関数の値）が繰り返し用いられ得るからである。

第１のステップにおいて決定された評価関数の値のうちの少なくともサブセットが格納され得、第２のステップにおいて抽出され得る。

第１のステップにおいて評価関数の値を決定することは、第１のコストモデルに基づき得、第２のステップにおいて出発点から目的地までのルートを検索することは、第２のコストモデルに基づき得る。第１および第２のコストモデルは異なり得るので、第１のモデルの適切な選択によって、第１のステップにおいて決定された評価関数の値は、いくつかの異なる第２のコストモデルに対して再利用され得る。特に、第１のコストモデルにしたがう、第１のグラフの頂点および／またはエッジに関連するコストは、第２のコストモデルにしたがう、第２のグラフの対応する頂点および／またはエッジに関連するコストの下限を表現し得る。このようにして、第１のモデルに基づいて決定された評価関数の値は、第２のコストモデルに基づくルート検索に対してでさえも、目的地までのルート上で生じるコストの有効な下からの評価を提供する。

第１のコストモデルにしたがう第１のグラフの頂点および／またはエッジに関連するコストは、時間に関係しないものであり得る。第２のコストモデルにしたがう第２のグラフの頂点および／またはエッジは、可変であり得る。第２のコストモデルにしたがうコストは、ユーザの選好度、交通情報信号、時刻または日付のうちの少なくとも１つに基づいて変化し得る。第２のコストモデルにしたがうコストの変化は、第１のコストモデルに対して少なくとも１つの頂点および／またはエッジに対するコストを増加させることによって実施され得る。同様に、可変のコストの寄与を考慮しない第１のコストモデルが、評価関数の値を決定するために利用され得る。

第１のグラフは、第１のグラフ上のルート検索が、例えば第１のグラフが第２のグラフよりも少ない頂点を有するように第１のグラフを定義することによって、平均で、第２のグラフ上のルート検索よりも速くなるように定義され得る。第１のグラフのそのような適切な定義によって、評価関数の値を決定する際の計算の複雑さおよび／または格納空間の要件が、低減され得る。例えば、第１のグラフの頂点は、道路網の道路セグメントを表現し得、第１のステップにおいて、道路網におけるターン制限が無視され得る。第１および第２のグラフはまた、第１のグラフのエッジが道路網の道路セグメントを表現し、第２のグラフの頂点が道路網の道路セグメントを表現するように定義され得る。すなわち、第１および第２のグラフは、互いに対する双対グラフであり得る。別の実施形態において、第１のグラフは、第２のグラフと同じものであり得る。

方法はまた、２つ以上のステップまたは段階で実行され得る。例えば、第１のステップは、第３のグラフを定義することと、第３のグラフ上でルート検索を実行することと、第３のグラフ上でのルート検索の結果を利用し、複数の頂点に対する評価関数の値を決定することとを含み得る。先の段階の結果をその後の段階に繰り返し利用することによって、ルート検索の計算の複雑さが、さらに低減され得る。

グラフは、道路網、コンピュータネットワーク、またはインフラストラクチャネットワークのうちの１つを表現し得る。特に、様々な実施形態にしたがう方法は、道路網上のルーティングに利用され得、車両上のナビゲーションシステムによって実行され得る。

本発明の別の局面にしたがうと、目的地（特に、道路網上の目的地）までのルートを決定するためのデバイスが提供される。デバイスは、第１のグラフおよび第２のグラフのうちの少なくとも１つのグラフの頂点およびエッジを定義するグラフデータを格納する格納ユニット、および格納ユニットに接続され、グラフデータを抽出するプロセッサを含んでいる。プロセッサは、第１のステップにおいて、第１のグラフに基づいて、複数の頂点に対する評価関数の値を決定し、頂点に対する評価関数の値は、頂点から目的地までのルートに関連するコストの下限を表現しており、第２のステップにおいて、第１のステップにおいて決定された評価関数の値に基づいて、第２のグラフ上で出発点から目的地までのルート検索を実行する。プロセッサは、直線距離ベースの評価だけを利用するのではなく、第１のグラフに基づいて評価関数の値を決定するので、良い評価関数が決定され得、有利にも第２のステップにおいて、その後のルート検索のために装備され得る。

プロセッサは、第１のグラフ上でルート検索を実行し、評価関数の値を決定し得る（例えば、目的地から出発し、出発点に向けて延長することによって、評価関数の値を決定し得る）。

第２のステップにおいて、プロセッサは、第１のステップにおいて決定された評価関数の値に基づいて、目的地までの少なくとも１つのさらなるルート検索を実行することによって、第１のステップにおいて得られた結果を第２のステップにおける複数のルート検索に利用し得る。いくつかのルート検索に対して中間の結果（すなわち、評価関数の値）を再利用することによって、各ルート検索に必要な平均の計算時間は、低減され得る。

プロセッサは、第１のステップにおいて、第１のコストモデルに基づいて、評価関数の値を決定し得、第２のステップにおいて、第２のコストモデルに基づいて、出発点から目的地までのルート検索を実行し得る。第１および第２のコストモデルは、異なり得る。特に、第１のコストモデルにしたがう第１のグラフの頂点および／またはエッジに関連するコストは、時間に関係しないものであり得、第２のコストモデルにしたがう第２のグラフの頂点および／またはエッジに関連するコストは、可変であり得る。このように、第１のコストモデルのコストが、特定の用途に対して考慮される第２のコストモデルの対応するコストの下限を表現するように、第１のコストモデルを適切に選択することによって、時間に関係しない第１のコストモデルに基づいて決定される評価関数の値は、第２のコストモデルが変化するコストを含んでいるときでさえも、異なる第２のコストモデルに対して再利用され得る。

デバイスは、ユーザ入力を受信する入力ユニットを含み得、プロセッサは、この入力ユニットに接続され、ユーザ入力に基づいて、第２のコストモデルのコストを調整し得る。加えてまたはあるいは、デバイスは、時刻および／または日付を決定するクロックユニットを含み得、プロセッサは、このクロックユニットに接続され、時刻および／または日付に基づいて、第２のコストモデルのコストを調整し得る。加えてまたはあるいは、デバイスは、交通情報信号を受信する交通メッセージ受信器を含み得、プロセッサは、交通メッセージ受信器に接続され、交通情報信号に基づいて、第２のコストモデルのコストを調整し得る。したがって、デバイスは、ユーザの選好度に基づいて、動的なルーティングにおける時刻または日付に基づいて、または交通情報に基づいて、第２のコストモデルのコストを調整するように構成され得る。

デバイスはまた、現在の車両の位置を決定する位置決定手段を含み得、プロセッサは、位置決定手段に接続され、現在の車両の位置を出発点から目的地までのルートと比較する。プロセッサは、比較の結果に基づいて、第２のグラフ上での現在の車両の位置から目的地までのさらなるルート検索を自動的に実行し得る。

様々な実施形態にしたがうデバイスは、プロセッサが、本発明の局面または実施形態のうちの任意のものにしたがう方法を実行し得るように、構成され得る。

別の局面にしたがうと、ナビゲーションシステムが提供され、このナビゲーションシステムは、目的地を指定する入力を受信する入力ユニットと、ルートに関する情報を出力する出力ユニットと、本発明の任意の一実施形態にしたがってルートを決定するデバイスとを含む。ナビゲーションシステム（このナビゲーションシステムは、携帯型のナビゲーションシステムであったり、または車両上に据え付けられたりし得る）は、車両上でルート検索が実行されることを可能にする。

別の局面にしたがうと、データ格納媒体（このデータ格納媒体上には命令が格納されている）が提供され、この命令は、ナビゲーションシステムのプロセッサによって実行されたときに、プロセッサに、本発明の局面または実施形態のうちの任意のものにしたがう方法を実行するように命令し得る。

本発明を説明するために、以下では本発明のいくつかの実施形態が「道路網（ｒｏａｄ ｎｅｔｗｏｒｋ）」に関連して記載されるが、本発明の用途は、物理的な道路網に限定されない。むしろ、本発明は、ルート検索が実行され得る任意のネットワークまたはグラフに応用され得る。実施例は、フェリー接続、コンピュータネットワークにおけるデータ接続、電線、または航空機のルートを含む。

さらに、本発明は２次元空間に埋め込まれ得るグラフに関連して記載されるが、本発明はそのようなグラフに限定されないことに留意されたい。むしろ、本発明の原理は、高次元の対象（例えば、３次元のグラフ）にも等しく応用可能である。

本発明の応用分野のうちの１つは、道路網におけるルートの決定、特に、車両上のナビゲーションシステムの道路網におけるルートの決定であることが企図されている。

本発明は、さらに以下の手段を提供する。

（項目１）
目的地、特に道路網上の目的地（２２；８２；１３２）までのルートを決定するための方法であって、
第１のステップにおいて、第１のグラフ（２０）に基づいて、複数の頂点（２３、２４、２５、２７、２８、３２、３３）に対する評価関数の値を決定することであって、頂点（２１〜３３）に対する評価関数の値は、該頂点（２１〜３３）から該目的地（２２；８２；１３２）までのルートに関連するコストの下限を表現している、ことと、
第２のステップにおいて、該第１のステップにおいて決定された該評価関数の値に基づいて、第２のグラフ（２０；２０’）上で、出発点（２１；８１；１３１）から該目的地（２２；８２；１３２）までのルート（６１）を検索することと
を包含する、方法。

（項目２）
上記第１のステップにおいて、頂点（２１〜３３）に対する評価関数の値を決定することは、上記第１のグラフ（２０）上で該頂点（２１〜３３）から上記目的地（２２；８２；１３２）までのルートを検索することを含む、項目１に記載の方法。

（項目３）
上記頂点（２１〜３３）から上記目的地（２２）までの上記ルートを検索することは、上記第１のグラフ（２０）上でＤｉｊｋｓｔｒａアルゴリズムまたはＡ^＊−アルゴリズムを用いて実行される、項目２に記載の方法。

（項目４）
上記第１のステップにおいて頂点（２１〜３３）に対する評価関数の値を決定することは、上記第１のグラフ上で、上記目的地（２２；８２；１３２）から出発して上記出発点（２１；８１；１３１）まで延長するルート検索を実行することを含む、項目１〜項目３のいずれか一項に記載の方法。

（項目５）
上記第２のステップにおいて、上記評価関数の値に基づいて、上記目的地（２２；８２；１３２）までのルート（６１）とは異なる少なくとも１つのさらなるルート（１２１；１５１）を検索すること
を含む、項目１〜項目４のいずれか一項に記載の方法。

（項目６）
上記少なくとも１つのさらなるルート（１２１；１５１）は、上記出発点（２１）から上記目的地（２２）までの代替ルート（１２１；１５１）、または別の出発点（１３５）から上記目的地（１３２）までのルートのうちの少なくとも１つを含む、項目５に記載の方法。

（項目７）
上記出発点（２１；１３１）から上記目的地（２２；１３２）までの上記ルート（６１）に対する現在の位置（１３５）をモニタリングすることであって、上記少なくとも１つのさらなるルートの上記検索は、該現在の位置（１３５）の該モニタリングの結果に基づいて自動的に開始される、こと
を含む、項目５または項目６に記載の方法。

（項目８）
上記第２のグラフ（２０；２０’）の頂点（２１〜３３；１７１〜１７８）および／またはエッジ（４１〜４５；１８１〜１８５）に関連するコストの変化をモニタリングすることであって、上記少なくとも１つのさらなるルート（１２１；１５１）の上記検索は、該変化をモニタリングした結果に基づいて自動的に開始される、こと
を含む、項目５〜項目７のいずれか一項に記載の方法。

（項目９）
上記第１のステップにおいて決定された上記評価関数の値の少なくともサブセット（５）を格納することと、
上記第２のステップにおいて該サブセット（５）の少なくとも１つの評価関数の値を抽出することと
を含む、項目１〜項目８のいずれか一項に記載の方法。

（項目１０）
上記第１のステップにおける上記評価関数の値の上記決定は、第１のコストモデルに基づいており、上記第２のステップにおける上記出発点（２１；８１；１３１）から上記目的地（２２；８２；１３２）までの上記ルート（６１）の検索は、第２のコストモデルに基づいている、項目１〜項目９のいずれか一項に記載の方法。

（項目１１）
上記第１のコストモデルにしたがう、上記第１のグラフ（２０）の上記頂点（２１〜３３）および／またはエッジ（４１〜５５）に関連するコストは、時間に関係しない、項目１０に記載の方法。

（項目１２）
上記第２のコストモデルにしたがう、上記第２のグラフ（２０；２０’）の頂点（２１〜３３；１７１〜１７８）および／またはエッジ（４１〜５５；１８１〜１８５）に関連するコストは可変である、項目１０または項目１１に記載の方法。

（項目１３）
ユーザの選好度、交通情報信号、時刻または日付のうちの少なくとも１つに基づいて、上記第２のコストモデルにしたがう上記コストを調整すること
を含む、項目１２に記載の方法。

（項目１４）
上記調整することは、少なくとも１つの頂点（２１〜３３；１７１〜１７８）および／またはエッジ（４１〜５５；１８１〜１８５）に対し、上記第１のコストモデルに対して
上記第２のコストモデルにしたがうコストを増加させることを含む、項目１３に記載の方法。

（項目１５）
上記第１のコストモデルにしたがう上記第１のグラフ（２０）の頂点（２１〜３３）および／またはエッジ（４１〜５５）に関連するコストは、上記第２のコストモデルにしたがう対応する頂点（２１〜３３；１７１〜１７８）および／またはエッジ（４１〜５５；１８１〜１８５）に関連するコストの下限を表現する、項目１２〜項目１４のいずれか一項に記載の方法。

（項目１６）
上記第１のグラフ（２０）は、該第１のグラフ（２０）上のルート検索が、平均で、該第２のグラフ（２０’）上のルート検索よりも速くなるように定義される、項目１〜項目１５のいずれか一項に記載の方法。

（項目１７）
上記第１のグラフ（２０）は、上記第２のグラフ（２０’）よりも少ない頂点（２１〜３３）を有している、項目１〜項目１６のいずれか一項に記載の方法。

（項目１８）
上記第１のグラフの頂点は、上記道路網の道路セグメントを表現しており、上記第１のステップにおいて、該道路網上のターン制限は無視される、項目１〜項目１７のいずれか一項に記載の方法。

（項目１９）
上記第１のステップにおいて、一方通行制限が考慮される、項目１８に記載の方法。

（項目２０）
上記第１のグラフ（２０）のエッジ（４１〜５５）は、道路網の道路セグメントを表現しており、上記第２のグラフ（２０’）の頂点（１７１〜１７８）は、該道路網の道路セグメントを表現している、項目１〜項目１７のいずれか一項に記載の方法。

（項目２１）
上記第１のグラフ（２０）は、上記第２のグラフ（２０’）の双対グラフによって構成される、項目２０に記載の方法。

（項目２２）
上記第１のグラフ（２０）は、上記第２のグラフ（２０）と同じものである、項目１〜項目１５のいずれか一項に記載の方法。

（項目２３）
上記第１のステップは、第３のグラフ（２０”）を定義すること、該第３のグラフ（２０”）上でルート検索を実行すること、および該第３のグラフ（２０”）上での該ルート検索の結果を利用して、上記複数の頂点（２３、２４、２５、２７、２８、３２、３３）に対する評価関数を決定することを含む、項目１〜項目２２のいずれか一項に記載の方法。

（項目２４）
上記第１のステップにおいて頂点（２３、２４、２５、２７、２８、３２、３３）に対する評価関数の値を決定することは、上記第１のグラフ（２０）上で予め計算された情報に基づいて、該第１のグラフ（２０）上で該頂点（２３、２４、２５、２７、２８、３２、３３）から上記目的地（２２）までのルートを検索することを含む、項目１〜項目２３のいずれか一項に記載の方法。

（項目２５）
上記第２のステップにおいて上記ルート（６１）を検索することは、上記第１のステップにおいて所与の頂点（２９）に対する評価関数の値が決定されたかどうかを決定することを含み、該第１のステップにおいて評価関数の値が決定されていない場合には、該所与の頂点（２９）に対する評価関数の値を決定することを含む、項目１〜項目２４のいずれか一項に記載の方法。

（項目２６）
上記第１のグラフ（２０）および上記第２のグラフ（２０；２０’）は、道路網、コンピュータネットワーク、またはインフラストラクチャネットワークのうちの１つを表現する、項目１〜項目２５のいずれか一項に記載の方法。

（項目２７）
上記方法は、車両上のナビゲーションシステム（１）によって実行される、項目１〜項目２６のいずれか一項に記載の方法。

（項目２８）
目的地、特に道路網上の目的地（２２；８２；１３２）までのルートを決定するためのデバイスであって、
グラフデータ（４）を格納する格納ユニット（３）であって、該グラフデータ（４）は、第１のグラフ（２０）および第２のグラフ（２０；２０’）のうちの少なくとも１つの頂点（２１〜３３）およびエッジ（４１〜５５）を定義する、格納ユニット（３）と、
該格納ユニット（３）に接続されたプロセッサ（２）であって、該プロセッサ（２）は、該グラフデータ（４）を抽出し、該プロセッサは、第１のステップにおいて、該第１のグラフ（２０）に基づいて、複数の頂点（２３、２４、２５，２７、２８，３２、３３）に対する評価関数の値を決定し、頂点（２１〜３３）に対する評価関数の値は、該頂点（２１〜３３）から該目的地（２２；８２；１３２）までのルートに関連するコストの下限を表現しており、該プロセッサは、第２のステップにおいて、該第１のステップにおいて決定された該評価関数の値に基づいて、第２のグラフ（２０；２０’）上で、出発点（２１；８１；１３１）から該目的地（２２；８２；１３２）までのルート検索を実行する、プロセッサ（２）と
を備えている、デバイス。

（項目２９）
上記プロセッサ（２）は、上記第１のグラフ（２０）上でルート検索を実行し、上記評価関数の値を決定する、項目２８に記載のデバイス。

（項目３０）
上記プロセッサ（２）は、上記目的地（２２；８２；１３２）から出発して上記出発点（２１；８１；１３１）まで延長するルート検索を実行し、上記評価関数の値を決定する、項目２８または項目２９に記載のデバイス。

（項目３１）
上記第２のステップにおいて、上記プロセッサ（２）は、上記第１のステップにおいて決定された上記評価関数の値に基づいて、上記目的地（２２；８２；１３２）までの少なくとも１つのさらなるルート検索を実行する、項目２８〜項目３０のいずれか一項に記載のデバイス。

（項目３２）
さらなる格納ユニット（３）を含み、上記プロセッサ（２）は、該さらなる格納ユニット（３）に接続されており、上記第１のステップにおいて決定された上記評価関数の値（５）を該さらなる格納ユニット（３）に格納し、上記第２のステップを実行するために該さらなる格納ユニット（３）から該評価関数の値（５）を抽出する、項目２８〜項目３１のいずれか一項に記載のデバイス。

（項目３３）
上記プロセッサ（２）は、第１のコストモデルに基づいて、上記第１のステップにおいて上記評価関数の値を決定し、第２のコストモデルに基づいて、上記第２のステップにおいて上記出発点（２１；８１；１３１）から上記目的地（２２；８２；１３２）までのルート検索を実行する、項目２８〜項目３２のいずれか一項に記載のデバイス。

（項目３４）
上記第１のコストモデルにしたがう、上記第１のグラフ（２０）の上記頂点（２１〜３３）および／またはエッジ（４１〜５５）に関連するコストは時間に関係せず、上記第２のコストモデルにしたがう、上記第２のグラフ（２０；２０’）の頂点（２１〜３３；１７１〜１７８）および／またはエッジ（４１〜５５；１８１〜１８５）に関連するコストは可変である、項目３３に記載のデバイス。

（項目３５）
上記第１のコストモデルにしたがう、上記第１のグラフ（２０）の上記頂点（２１〜３３）および／またはエッジ（４１〜５５）に関連するコストは、上記第２のコストモデルにしたがう、上記第２のグラフ（２０；２０’）の対応する頂点（２１〜３３；１７１〜１７８）および／またはエッジ（４１〜５５；１８１〜１８５）に関連するコストの下限を表現する、項目３３または項目３４に記載のデバイス。

（項目３６）
ユーザ入力を受信する入力ユニット（６）を含み、上記プロセッサ（２）は、該入力ユニット（６）に接続されており、該ユーザ入力に基づいて、上記第２のコストモデルのコストを調整する、項目３３〜項目３５のいずれか一項に記載のデバイス。

（項目３７）
時刻および／または日付を決定するクロックユニット（１０）を含み、上記プロセッサ（２）は、該クロックユニット（１０）に接続されており、該時刻および／または日付に基づいて、上記第２のコストモデルのコストを調整する、項目３３〜項目３６のいずれか一項に記載の方法。

（項目３８）
交通情報信号を受信する交通メッセージ受信器（９）を含み、上記プロセッサ（２）は、該交通メッセージ受信器（９）に接続されており、該交通情報信号に基づいて、上記第２のコストモデルのコストを調整する、項目３３〜項目３７のいずれか一項に記載の方法。

（項目３９）
上記プロセッサ（２）は、少なくとも１つの頂点（２１〜３３；１７１〜１７８）および／またはエッジ（４１〜５５；１８１〜１８５）に対し、上記第１のコストモデルに対して上記第２のコストモデルのコストを増加させ、該第２のコストモデルのコストを調整する、項目３６〜項目３８のいずれか一項に記載のデバイス。

（項目４０）
現在の車両の位置（１３５）を決定する位置決定手段（８）を含み、上記プロセッサ（２）は、該位置決定手段（８）に接続されており、該現在の車両の位置（１３５）を上記出発点（２１；８１；１３１）から上記目的地（２２；８２；１３２）までの上記ルート（６１）と比較し、該比較の結果に基づいて、上記第２のグラフ（２０；２０’）上での該現在の車両の位置（１３５）から該目的地（１３２）までのさらなるルート検索を実行する、項目２８〜項目３９のいずれか一項に記載のデバイス。

（項目４１）
上記第１のグラフ（２０）は、該第１のグラフ（２０）上のルート検索が、平均で、該第２のグラフ（２０’）上のルート検索よりも速くなるように定義される、項目２８〜項目４０のいずれか一項に記載のデバイス。

（項目４２）
上記プロセッサ（２）は、項目１〜項目２７のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成されている、項目２８〜項目４１のいずれか一項に記載のデバイス。

（項目４３）
ルートを決定する項目２８〜項目４２のいずれか一項に記載のデバイスと、
該ルート上の情報を出力する出力ユニット（７）と
を含む、ナビゲーションシステム。

（項目４４）
データ格納媒体であって、該データ格納媒体上に命令を有しており、該命令は、ナビゲーションシステム（１）のプロセッサ（２）によって実行されたときに、該ナビゲーションシステム（１）に、項目１〜項目２７のいずれか一項に記載の方法を実行するように命令する、データ格納媒体。

（摘要）
目的地（特に、道路網上の目的地）までのルートを決定するための方法およびデバイスが提供される。この方法は、ステップ（７２）において、第１のグラフに基づいて複数の頂点に対する評価関数の値を決定し、頂点から目的地までのルートに関連するコストの下限を表現する頂点に対する評価関数の値を決定することと、第２のステップ（７３）において、第１のステップ（７２）において決定された評価関数の値に基づいて、第２のグラフ上で出発点から目的地までのルートを検索することとを含む。

本発明の追加的な特徴および利点は、添付の図面を参照すると、好適または有利な実施形態に関する以下の詳細な記載から、より容易に理解される。

（好適な実施形態の記載）
本明細書において以後、本発明の実施形態が、図面を参照して説明される。以下の記載は、本発明をより良く説明する目的のためにのみ与えられ、限定的な意味で解釈されるべきではないことが理解されるべきである。特に断りがない限り、以下に記載される様々な実施形態の特徴は、互いに組み合わされ得るということもまた、理解されるべきである。

以下、本発明は、道路網を表現するグラフ上のルート検索に関連して記載されるが、本発明は、この用途に限定されず、任意のグラフまたはネットワークにおけるルートを決定するために容易に用いられ得ることに留意されたい。例えば、本発明は、電源ネットワークにおけるルート検索、信号伝送のための光学ネットワークまたは電気ネットワークにおけるルート検索、コンピュータネットワークまたはその他任意のインフラストラクチャまたはその他のネットワークにおけるルート検索に適用され得る。

図１を参照し、本発明の一実施形態にしたがう、ナビゲーションシステム１が記載される。このナビゲーションシステム１は、本発明の一実施形態にしたがう、ルートを決定するためのデバイスを含んでいる。システムは、プロセッサ２、グラフデータ４を含む格納ユニット３、入力ユニット６、出力ユニット７、位置決定手段８（例えば、ＧＰＳ受信器）、交通情報信号を受信するための交通メッセージ受信器９、ならびに時刻および／または日付を提供するクロックユニット１０を含んでいる。

プロセッサ２は、格納ユニット３に格納されたグラフデータ４によって表現されるグラフ上でルート検索を実行するように構成されている。特に、プロセッサ２は、評価関数に基づく検索方法または検索アルゴリズム（例えば、Ａ^＊−アルゴリズムまたはそのバリエーション）を利用するルート検索を実行するように構成されている。格納ユニット３は、任意の適切な格納媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ、メモリカード、または内部ハードディスク）によって構成されている。グラフデータ４は、道路網の頂点および／またはエッジに関する情報を含んでいる。例えば、グラフデータ４は、道路セグメントの端点の地理的位置に関する情報、およびこれら端点におけるその他の道路セグメントに対する接続（例えば、道路の接合部または交差部）に関する情報を含み得る。グラフデータはさらに、道路セグメントまたは道路セグメントの頂点に関連するコストに関する情報を含み得る。グラフの道路セグメントまたは道路セグメントの頂点に関連する一連のコストは、本明細書において以後、「コストモデル（ｃｏｓｔ ｍｏｄｅｌ）」と称される。コストモデルに応じて、これらのコストは、最短ルートコストモデルに対しては道路セグメントの長さを表現し得る。あるいは、これらのコストは、最速ルートコストモデルに対しては、道路セグメントの移動時間、および接合部または交差部における、１つの道路セグメントから別の道路セグメントへと曲がるための時間を表現し得る。その他の様々なコストモデルに対応するコスト（例えば、ユーザの選好度に依存して、道路セグメントまたは道路セグメントの頂点のコスト値の増分または絶対値を表現するコスト）もまた、格納ユニット３に格納され得る。さらに、格納ユニット３はまた、複数の道路セグメントまたは道路セグメントの頂点に対する評価関数のデータ５、道路セグメントの頂点から目的地までのルートに関連するコストの下限を表現する道路セグメントの頂点に対する評価の値をも格納し得る。以下でより詳細に説明されるように、ユーザによる目的地の入力後、プロセッサ２は、評価関数のデータ５を決定し、データ５を格納ユニット３に格納する。その他の例示的な実施形態において、評価関数のデータ５はまた、グラフデータを格納する格納ユニット３とは別のさらなる格納ユニットに格納されたり、またはワーキングメモリに保持されたりし得る。一実施形態において、プロセッサ２は、ルート検索の目的地と出発点との両方に基づいて、評価関数のデータ５を決定し得る。一実施形態において、プロセッサ２は、ルート検索の出発点を、ＧＰＳ受信器８によって決定された現在の車両の位置と同じ位置に設定したり、または現在の車両の位置に基づいて決定された位置と同じ位置に設定したりし得る。

目的地に関する情報およびユーザの選好度は、入力ユニット６を介して、システム１に入力され得、この入力ユニット６は、例えば、タッチスクリーン、キーパッド、またはマイクロフォンおよび音声認識デバイスとして構成され得る。プロセッサ２は、入力ユニット６を介して入力された情報を評価し、ルートの検索を実行したり、またはユーザの選好度に基づいてコストモデルのコストを調整したりし得る。出発点から目的地までのルートに関する情報は、出力ユニット６を介してユーザに出力される。この出力ユニット６は、例えば、ディスプレイスクリーンおよび／またはラウドスピーカを含み得る。

位置決定手段８によって決定された現在の車両の位置、および交通メッセージ受信器９において受信された交通情報は、プロセッサ２に提供される。このプロセッサ２は、以下で図５〜図８を参照してより完全に記載されるように、格納ユニット３に格納された評価関数のデータ５を利用することによって、位置決定手段８および／または交通メッセージ受信器９によって提供される情報に基づいて、新しいルート検索を開始する。同様に、クロックユニット１０は、プロセッサ２に現在時刻を提供し、このプロセッサ２は、例えば動的なルーティングにおいては、交通状況の変化に起因する道路セグメントおよび／または道路セグメントの頂点に関連するコストの時間変化を考慮することによって、現在時刻に基づいてルート検索が実行されるグラフに対するコストモデルを調整し得る。

図２および図３を参照し、一実施形態にしたがう、道路網上のルートを決定するための方法が記載される。この方法は、ナビゲーションシステム１の格納ユニット３に接続されたプロセッサ２によって実行され得る。

図２Ａおよび図２Ｂは、例示的な道路網２０を示しており、これを参照して、ルートを決定するための方法が説明される。道路網は、図２においては箱（ｂｏｘ）として示されている複数の道路セグメントの頂点２１〜３３を含んでおり（この例においては、１３個が示されている）、複数の道路セグメント４１〜５６（この例においては、１６個が示されている）によって、相互接続されている。道路セグメント４１〜５６は、図２の道路ネットワーク２０を表現するグラフのエッジを形成している。

図３は、実施形態にしたがう、ルートを決定するための方法７０の流れ図である。この方法にしたがい、道路網２０上のルート検索が、２つのステップまたは段階で実行される。すなわち、第１のステップまたは段階においては、道路網２０に基づいて、道路網２０の複数の頂点２１〜３３に対して、評価関数の値が決定される。第２のステップまたは段階においては、出発点（図２においては２１として示されている）から目的地（図２においては２２として示されている）までのルートを検索するために、評価関数の値が利用される。

対応して、方法７０では、７１において、少なくとも所望の目的地を示すユーザ入力が受信される。７２においては、道路網を表現する第１のグラフに基づいて、複数の頂点に対し、評価関数の値が決定される。７２において決定された頂点に対する評価関数の値は、頂点から目的地までのルートに関連するコストに関する下限を提供する。７３においては、７２において決定された評価関数の値に基づいて、目的地までのルートに対する検索が実行される。本明細書においては、７２における評価関数の値の決定に関連して用いられているように、用語「第１のグラフに基づいて（ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｇｒａｐｈ）」は、第１のグラフの個々の頂点の幾何学的配置に基づくだけではなく、グラフのエッジによる第１のグラフの少なくとも２つの頂点の相対的な配置および／または相互接続にも基づく動作を意味する。

以下でより詳細に説明されるように、評価関数の値を決定するために７２において利用される第１のグラフは、第２のグラフと同じまたは異なるものであり得、この第２のグラフに対して、第２のステップのルート検索が７３において実行される。１つの例示的な実施形態においては、７２において利用される第１のグラフと７３において利用される第２のグラフとの両方は、ルート検索が実行される道路網を表現しており、第１のグラフおよび第２のグラフのエッジは、道路セグメントに対応する。すなわち、図２の例示的な道路網２０に対して、道路セグメント４１〜５６は、第１のグラフと第２のグラフとの両方のエッジに対応し得、道路セグメントの頂点２１〜３３は、第１のグラフと第２のグラフとの両方の頂点に対応し得る。

方法７０の多くの改変が、実施され得ることが理解されるべきである。例えば、７３におけるルート検索および７２における評価関数の値の決定は、例えば、図５〜図８を参照して以下でより詳細に説明されるように、様々なコストモデルに基づき得る。７３におけるルート検索はまた、例えば、図９および図１０を参照して以下でより詳細に説明されるように、７２において決定されなかった評価関数の値にも基づき得る。７２において評価関数の値を決定するために利用される第１のグラフ、および７３においてルート検索が実行される第２のグラフは、図１１および図１２を参照して以下でより詳細に記載されるように、異なり得る。また、ルートを決定するための方法は、図１３および図１４を参照して以下でより詳細に説明されるように、３つ以上の異なる段階またはステップ（例えば、３つの段階）を含み得る。

図２および図３を参照して、方法７０の１つの実装が、図２の道路網２０に関連して記載される。例示的な目的のみのために、７２における評価関数の値の決定のためのコストモデルと７３におけるルート検索のためのコストモデルとは同じものであるということ、７２における評価関数の決定と７３におけるルート検索との両方は同じグラフ上で（すなわち、道路セグメント４１〜５５がグラフのエッジに対応する主グラフ（ｐｒｉｍａｒｙ ｇｒａｐｈ）上で）実行されるということが、仮定される。

評価関数の値を決定するために、目的地２２から出発して出発点２１に向けて延長するルート検索が実行される。一実施形態において、目的地２２から出発するルート検索は、Ｄｉｊｋｓｔｒａアルゴリズムを用いて実行される。別の実施形態において、目的地２２から出発して出発点２１に向けて導かれるルート検索は、Ａ^＊−アルゴリズムを利用して実行される。後者の場合、図２Ａにおいて破線３４および３７によって概略的に示されているように、任意の適切な評価関数（例えば、直線距離ベースの評価関数）が利用され得る。

第１の段階において、目的地２２から出発するルート検索が実行されるが、道路網４１〜５５または頂点２１〜３３を通過すると加算されるコストは、出発点２１から目的地２２に向けた移動に関連するコストである。例えば、道路セグメント５５が頂点３３から頂点２２までの移動のみが可能な一方通行の道路である場合でさえも（この場合、頂点２２から頂点３３に向けた道路セグメント５５の移動のためのコストは無限である）、頂点３３から頂点２２までの道路セグメント５５の移動を反映する少ない方のコストのみが、目的地２２から出発する検索において考慮される。言い換えると、評価関数の値を決定するときには、検索方向のみが逆転され、その一方でルートは、出発点２１から目的地２２までの移動に課される交通規則を遵守しながら見つけられ、このようにして、目的地２２までの有効なルートを表現する。

目的地２２から出発するルート検索は、このルート検索がＤｉｊｌｓｔｒａアルゴリズム、Ａ^＊−アルゴリズム、または別の適切なアルゴリズムのどれを用いて実行されるかに関わらず、道路網２０の頂点を含む検索ツリーをもたらし、これらの頂点の各々に対し、コストは、それぞれの頂点から目的地２２までの移動と関連付けられる。目的地２２から出発する検索は、出発点２１に到達したときに終了するが、その他の実施形態においては、この検索はまた、さらに継続され得る。単なる例示として、検索は、例えば、コストが所定の閾値に到達するまで、またはアルゴリズムにおけるエッジの延長ステップのステップ数が所与の閾値に到達するまで、継続され得る。別の実施形態において、目的地２２から出発する検索は、出発点２１に到達する前であっても、終了され得る。目的地２２から出発するルート検索においては、終了の基準に依存して、道路網２０の全ての頂点２１〜３３が、探索されなければならないわけではないことに留意されたい。対応して、それぞれの頂点から目的地２２までの移動に関連するコストは、道路ネットワーク２０の頂点２１〜３３のサブセットに対してのみ決定され得る。図２の例示的な道路網２０において、目的地２２から出発するルート検索は、図２における黒い四角（ｆｕｌｌ ｓｑｕｒｅ）によって概略的に示されているように、頂点３３、３２、２８、２７、２４、２３、２１、および２５をそれぞれ訪問する。これらの頂点のうちの任意の頂点ｖに対し、目的地２２から出発するルート検索は、第１のステップにおいて利用されるコストモデルに基づいて、頂点ｖから目的地までのルートに対する正確なコストｃｏｓｔｓ（ｖ，ｄ）を提供する。これらのコストは、その後７３で、出発点２１から目的地２２までのルート検索において用いられる。

図２Ｂを参照して、７３におけるルート検索が、より詳細に説明される。図２Ｂは、道路網２０の概略的表現６０であり、ここでは、出発点２１および目的地２２を結ぶ最適なルート６１が示されている。例示的な道路網において、最適なルート６１は、道路セグメント４１、４５、４６、５２、５４、および５５、ならびに頂点２３、２４、２８、３２、および３３をそれぞれ通過する。出発点２１から目的地２２までのルート検索は、評価関数を利用して、Ａ^＊−アルゴリズムまたは別の検索アルゴリズムを用いて実行され、ここでは、頂点ｖへと進む検索ツリーの次の「枝（ｂｒａｎｃｈ）」は、

が最小になるように選択され、ここで、

は、出発点ｓから頂点ｖまでのルートに沿って生じるコストを表現しており、

は、頂点ｖに対する評価関数の値であり、これは、頂点ｖから目的地ｄまでのコストの下限を表現している。７２での目的地から出発する検索においてｃｏｓｔｓ（ｖ，ｄ）が決定された任意の頂点に対し、評価関数の値は、ｃｏｓｔｓ（ｖ，ｄ）に等しく設定され得、すなわち、

である。しかしながら、図９および図１０を参照して以下でより詳細に記載されるように、７２におけるルート検索において訪問されていない任意の頂点に対しては、必要に応じて、式（３）を満たす別の適切な評価関数の値が用いられ得る。

７２におけるルート検索に対するコストモデルと７３におけるルート検索に対するコストモデルとが同じであると仮定すると、道路網２０に基づいて決定された評価関数の値ｈ（ｖ）は、目的地までの残りの経路に対する正確なコストを表現し、ひいては、最も優れた可能な評価関数の値を表現することに留意されたい。したがって、第２のステップ７３において実行されるＡ^＊−アルゴリズムが、第１のステップ７２において見つけられた評価関数の値ｈ（ｖ）＝ｃｏｓｔｓ（ｖ，ｄ）を利用するとき、検索ツリーは、単一の枝へと崩壊し、この枝は、最適なルート６１に沿って（すなわち、出発点２１から、頂点２３、２４、２８、３２、および３３を介して）直接的に目的地２２に進む。出発点２１から目的地２２までの検索ツリーは、例えば図２Ｂに示されているように、単一の枝のみしか含んでいないので、ステップ７３における図３の方法７０にしたがう、７２において決定された評価関数の値に基づくルート検索は、少ない計算リソース、特に、直線距離ベースの評価関数の値だけを用いるＡ^＊−アルゴリズムと比較して、短い計算時間を必要とし得る。

方法７０の効果は、図４において概略的に示されており、図４は、それぞれ、本発明の実施形態にしたがうルート検索の間に探索される地図の一部分（図４Ａ、図４Ｂ）、および従来のルート検索の間に探索される地図の一部分（図４Ｃ）を描いている。図４は、道路セグメント（図示されず）を含む地図部分８０を示している。出発点８１から目的地８２までのルートの検索が実行されることが仮定される。図４Ａに示されているように、方法７０にしたがって、ステップ７２において、地図８０の領域８３は、この領域８３の内部に配置された頂点に対する評価関数の値を決定するために、目的地８２から出発して出発点８１に向けて延長するように検索される。図４Ｂに示されているように、ステップ７３において実行される出発点８１から目的地８２までの次のルート検索においては、地図８０の遥かに小さな領域８４のみが、検索される必要がある。なぜならば、ステップ７２において既に確立された良い評価関数の値が、ステップ７３において利用されるからである。

対照的に、従来のＡ^＊−アルゴリズムが実行され、出発点８１から出発して検索ツリーを延長することによって、出発点８１から目的地８２までのルートを決定するときには、領域８４と比べて通常大きい領域８５（図４Ｃにおいて概略的に示されている）が、検索される必要がある。

評価関数の値が第１のステップ７２におけるグラフに基づいて決定されるときでさえも、第２のステップ７３において探索される検索ツリーは、図２Ｂの説明例に示されているように、必ずしも常に単一の検索ツリーの枝に崩壊するとは限らない。例えば、図５〜図１０を参照して以下でより完全に説明されるように、第２のステップ７３において利用されるコストモデルが、例えば回避オプション、交通情報、動的なルーティング等が理由で、第１のステップ７２において逆の検索に用いられるコストモデルとは異なる場合、ステップ７２において決定されたコストｃｏｓｔｓ（ｖ，ｄ）（以下では、これらのコストが第１のステップにおいて用いられる第１のコストモデルに基づいて決定されたことを反映するように、ｃｏｓｔｓ１（ｖ，ｄ）によって示される）は、一般的には、第２のステップにおいて用いられる新しい第２のコストモデルに基づいて決定される頂点ｖから目的地ｄまでのルートの最小のコストとは、同じものではない。以下では、第２のコストモデルに対応する後者のコストは、ｃｏｓｔｓ２（ｖ，ｄ）によって示される。次に説明されるように、第１および第２のコストモデルが異なる場合でさえも、第１のステップにおいて決定された評価関数の値は、有利にも、第２のステップにおける評価関数として利用され得る。

図５は、別の実施形態にしたがう、ルートを決定するための方法９０の流れ図である。この方法は、例えば、ナビゲーションシステム１のプロセッサ２によって実行され得る。方法９０では、９１において、所望の目的地を指定するユーザ入力が受信される。９２においては、複数の頂点に対する評価関数の値が、第１のグラフに基づいて、かつ第１のコストモデルを利用することにより、決定される。９２における評価関数の値の決定は、図３を参照して上述された方法のうちの任意の方法で実施され得る。特に、複数の頂点に対する評価関数の値は、目的地から出発して出発点に向けて延長する第１のグラフ上でルート検索を実行することによって、決定され得る。複数の頂点のうちの頂点ｖに対し、９２において決定される評価関数の値は、第１のコストモデルにしたがって、頂点ｖから目的地ｄまでのルートに関連するコストであるｃｏｓｔｓ１（ｖ，ｄ）に等しく設定される。ステップ９３においては、９２において決定された評価関数の値ｃｏｓｔｓ１（ｖ，ｄ）が、その後の使用のためにさらなる格納ユニットに格納される。図１に示されている例示的な実施形態１において、評価関数の値はまた、データ５として格納ユニット３に格納される（すなわち、グラフデータを格納する格納ユニットおよび評価関数の値を格納するさらなる格納ユニットは、一体的に形成される）。しかしながら、評価関数の値が格納されるさらなる格納ユニットは、グラフデータ４を格納する格納ユニット３とは異なることもあり得る。例えば、さらなる格納ユニットは、評価関数の値がその後の使用のために格納されるワーキングメモリ（例えば、ＲＡＭ）であり得る。

９４においては、第２のグラフ上で、出発点から目的地までのルートの検索が実行される。図３の方法におけるステップ７３と同様に、９４におけるルート検索は、Ａ^＊−アルゴリズムまたは評価関数を利用する別のアルゴリズムを用いて、実行される。しかしながら、ステップ９４において利用される第２のコストモデルは、必ずしも第１のコストモデルと同じであるとは限らない。図５の実施形態においては、第１のコストモデルは、この第１のコストモデルが、ステップ９４におけるルート検索に利用される第２のコストモデルに関する下限を表現するように、選択されることが仮定され得る。すなわち、第１のグラフの任意の頂点またはエッジに対し、第１のコストモデルにしたがうこの頂点またはエッジに関連するコストは、第２のコストモデルにしたがう第２のグラフの頂点またはエッジに関連するコスト未満であるか、それと等しい。９２において決定された評価関数の値は、９４におけるルート検索における評価関数の値としての役割を担う。すなわち、検索ツリーの次の枝は、

が最小になるように選択され、ここで、

は、出発点ｓから頂点ｖまでのルートに沿って生じる第２のコストモデルにしたがうコストを表現しており、頂点ｖにおける評価関数の値は、

であり、すなわち、この値は、ｃｏｓｔｓ１（ｖ，ｄ）が既に決定されているときには、第１のコストモデルにしたがう、９２において決定されたコストである。９４において決定されたルートは、例えば、ユーザに出力される。

出発点から目的地までのルートを決定した後、９５において、第２のグラフの頂点またはエッジのコストの変化をもたらすイベントが発生したかどうかがモニタリングされる。コストの変化をもたらすイベントが９５において検出されなかった場合、９５におけるモニタリングは、待機状態９６の後に繰り返される。９５において、第２のコストモデルにしたがう頂点またはエッジのコストが変化したことが決定された場合、９７において、コストの変化に適応するために、第２のコストモデルが更新される。上述のように、ステップ９２において用いられる第１のコストモデルは、第２のコストモデルが９７において更新されるときでさえも、第１のコストモデルが第２のコストモデルにしたがうコストに関する下限を提供するように、選択される。言い換えると、第１のコストモデルは、第１のステップの結果が用いられることが予想される任意の第２のコストモデルに関する下限を表現するように、選択される。９８において、格納された評価関数の値が抽出される。方法は次に９４に戻り、ここでもまた、更新された第２のコストモデルおよび格納された評価関数の値に基づいて、ルートが決定される。

図５の実施形態の方法９０にしたがうと、９２において決定された評価関数の値が、第２のコストモデルにしたがって決定される頂点ｖから目的地ｄまでのルートに関連する実際のコストを低く評価している場合には、９２において第１のコストモデルに基づいて決定された評価関数の値は、第２のコストモデルにおけるコストが変化するときでさえも、評価関数の再計算を要求することなしに、９４における以後のルート決定のために何回か用いられ得るということに、留意されたい。これは、第１のコストモデルを適切に選択することによって達成される。一実施形態において、第１のコストモデルは、任意の予想される第２のコストモデルに対して選択され得、第１のコストモデルにしたがう頂点またはエッジの通過に関連するコストは、予想される第２のコストモデルにしたがう対応する頂点またはエッジの通過に関連するコスト未満であるか、またはそれと等しい。

コストにおける変化は、様々な機構によってもたらされ得、９５におけるコストの変化をもたらすイベントのモニタリングおよび第１のコストモデルの適切な選択は、特定の機構に基づいて実施され得る。次に説明されるように、コストの変化に対する可能性のある原因は、回避オプションなどのユーザの選好度、動的なルーティングにおける時刻および／または日付の関数としてのコストにおける変化、出発点から目的地までの代替ルートの計算、または交通情報信号を含む。

一実施形態において、９５においてモニタリングされるコストの変化は、ユーザの選好度における変化によって、例えば、ユーザによって選択される回避オプションによって、もたらされ得る。そのような回避オプションは、コストペナルティを課す（すなわち、特定の基準を満たす回避されるべき道路セグメントに関連するコストを増加させる）ことによって、ルート決定において考慮され得る。例えば、トンネルまたはフェリー接続が回避されるべき場合には、トンネルまたはフェリー接続を表現するグラフのエッジの全てのコストが増加され得る。そして、評価関数の値を決定するために９２において第１のグラフ上のルート検索に利用される第１のコストモデルが、任意のコストの増加または回避オプションによって課されるペナルティを考慮しないコストモデルとして選択され得、例えば、このコストモデルは、最速ルートまたは最短ルートのコストモデルを表現し得る。９４におけるルート検索に利用される第２のコストモデルは、基本的に、ユーザによって回避オプションが選択されていない場合には、第１のコストモデルと同じである。９５におけるコストの変化をもたらすイベントのモニタリングは、入力ユニット６におけるユーザの選好度を示すユーザ入力をモニタリングすることによって、実施され得る。そして、９７において、第２のコストモデルが、選択された回避オプションにしたがってコストを増加させることによって、更新される。上述のように選択された第１のコストモデルにしたがう任意の頂点またはエッジのコストは、第２のコストモデルにしたがう対応する頂点またはエッジのコストに関する下限を表現しているので、９２において決定された評価関数の値は、なおも頂点から目的地までのルートに関連するコストを低く評価している。それ故、この評価関数の値は、９４においてＡ^＊−アルゴリズムが再び実行される場合に、なおも利用される。ここで、

の値は、ユーザの選好度が理由で変化し得る更新された第２のコストモデルに基づいて決定される。

一実施形態においては、代替ルートを決定するために、コストの変化は、プロセッサ２によって内的にもたらされ得る。評価関数の値は、９２において、第１のコストモデル（ユーザの回避オプションを考慮するものであったり、または考慮しないものであったりし得る）に基づいて、第１のグラフ上でルート検索を実行することによって決定される。出発点から目的地までの第１のルートは、９４において、第２のコストモデル（最初は第１のコストモデルに等しく設定されている）に基づいて決定される。第１のルートが見つけられた後、第１のルートによって通過されるエッジおよび／または頂点に対するコストは、９７において増加される。そして、９４におけるルート検索が、更新された第２のコストモデル（第１のルートは、好ましくないものとされる）に基づいて、かつ９２において第１のコストモデルに基づいて決定された評価関数の値を利用することによって、繰り返される。このようにして、第１のルートの代わりに、出発点から目的地までの第２のルートが見つけられ得る。続いて、ステップ９７、９８、および９４が、繰り返され得る。例えば、第２のルートに沿ったコストもまた増加され得、第１のルートおよび第２のルート等に対する別の代替物である第３のルートが決定され得る。プロセッサ２が、外部のトリガイベントを要求することなしに第２のコストモデルを自動的に更新する場合、モニタリングステップ９５および待機ステップ９６もまた省略され得、ステップ９７、９８、および９４が、第２のコストモデルが更新されるときはいつでも、自動的に繰り返され得る。

一実施形態において、コストの変化は、交通情報信号（例えば、交通渋滞またはその他の悪い交通状況を示す）によって引き起こされ得る。評価関数の値は、９２において、第１のコストモデル（これは、ユーザの回避オプションを考慮するものであったり、または考慮しないものであったりし得るが、悪い交通状況によってもたらされるコストの増加を考慮しない）に基づいて、第１のグラフ上でルート検索を実行することによって決定される。このようにして決定された評価関数の値は、９３において、格納される。悪い交通状況に関する情報が最初に利用可能でない場合、９４におけるルート検索は、第２のコストモデル（最初は第１のコストモデルに等しく設定されている）に基づいて決定され得る。９５におけるコストの変化をもたらすイベントのモニタリングは、ナビゲーションシステム１のプロセッサ２が、交通メッセージ受信器９（例えば、ＴＭＣ受信器として構成され得る）によって受信された交通情報信号を評価することによって、もたらされ得る。プロセッサ２が、受信した交通情報信号が９４において既に決定されたルートによって通過される頂点またはエッジのコストに影響を与え得るということを決定すると、このプロセッサ２は、９７において、受信した交通情報信号に基づいて、それぞれの頂点またはエッジのコストを増加させることによって、第２のコストモデルを更新する。別の実施形態において、第２のコストモデルの更新は、グラフの任意の頂点またはエッジに関連する交通状況信号が受信されたときに、実行され得る。そしてルートは、ｇ（ｖ）を決定するための更新された第２のコストモデルに基づいて、かつ９２において決定された評価関数ｈ（ｖ）に基づいて、再び決定される。第１のコストモデルのコストは、第２のコストモデルのコストの下限を表現しているので、第２のコストモデルのコストはなおも、有効な評価関数を提供する。ステップ９７、９８、および９４は、さらなる交通情報信号が受信されるときはいつでも、繰り返され得る。

一実施形態において、コストの変化は、時刻または日付の関数としての、コストの所定の時間変化によってもたらされ得る。そのような時間変化するコストは、例えば、時刻および／または日付の関数として交通状況の変化が考慮される動的なルート検索において利用される。そして、９２において、評価関数の値を決定する際に利用される第１のコストモデルは、任意の頂点またはエッジに対し、第１のコストモデルが、任意の時刻および／または日付において、この頂点またはエッジに関連する最小のコストに対応するように、選択される。そして、９４におけるルート決定において、第２のコストモデルが、クロックユニット１０によって時間変化するコストを反映するように決定された時刻および／または日付に応じて、選択され得る。言い換えると、頂点またはエッジのコストに対する時間変化する寄与は、９４におけるルート決定においてのみ考慮され、９２における評価関数の値の決定に対しては考慮されない。第１のコストモデルのコストは、第２のコストモデルのコストに関する下限を表現しているので、第２のコストモデルはなおも、有効な評価関数を提供し、９４におけるルート検索に利用され得る。コストに対する時間変化する寄与が（例えば、ルートの通過の間になされる一時停止が原因で）変化する場合、９７において、時間変化するコストを考慮する第２のコストモデルが更新され得、９４において、ルートが再び決定され得る。

ユーザの選好度、代替ルートの決定、交通情報信号、および動的なルート決定は、コストモデルが変化し得る例示的なシナリオを表現し得るが、図５の実施形態はこれらのシナリオに限定されないということに、留意されたい。

図７を参照すると、この図は、図２の例示的な道路網２０を示しており、図５の実施形態にしたがう方法９０が説明される。上述で図２を参照して説明されたように、第１および第２のグラフは、同じものであって、グラフのエッジが道路網２０の道路セグメントを表現している主グラフを表現していることが仮定されている。９２において、評価関数の値が、図７における黒い四角によって示されている頂点２１、２３、２５、２４、２７、２８、３２、および３３に対して決定されることが仮定される。最初に、出発点２１から目的地２２までの最適なルート６１が、道路セグメント４１、４５、４６、５２、５４、および５５を通過することが決定される。例えばユーザの選好度、代替ルートの決定、交通情報信号、および動的なルート決定が理由で、道路セグメント４５に対するコストが増加すると、９４におけるルート検索はなおも、頂点２１、２３、２５、２４、２７、２８、３２、および３３に対して最初に決定された評価関数の値ｈ（ｖ）＝ｃｏｓｔｓ１（ｖ，ｄ）を用いて実行され得るが、道路セグメント４５に対して増加されたコストを有する更新された第２のコストモデルを利用することによって、ｇ（ｖ）＝ｃｏｓｔｓ２（ｓ，ｄ）を決定する。図７において概略的に示されているように、道路セグメント４５に対して増加されたコストが理由で、新しい最適なルート１２１は、道路セグメント４１、４４、５１、５４、および５５を通過する。第１のステップにおいて、グラフ２０に基づいて評価関数の値ｈ（ｖ）＝ｃｏｓｔｓ１（ｖ，ｄ）が決定されるので、これらの評価関数の値は、頂点ｖから目的地ｄまでのコストの下からの評価（第２のコストモデルにしたがう実際のコストに近いものであり得る）を提供し、これによって、ルートを見つけるために検索されなければならないグラフ２０の部分のサイズを減らす。第１および第２のコストモデルが異なるとき、９４におけるルート検索はまた、９２において評価関数の値が決定されていないさらなる頂点に対して（例えば、図７における頂点２６に対して）評価関数の値が決定されることを要求し得るが、要求される追加的な評価関数の値は、図９および図１０を参照して以下でより詳細に説明されるように、容易に確立され得る。

次に、図６を参照して、本発明の別の例示的な実施形態にしたがう方法１００が記載される。方法１００にしたがい、第１のグラフに基づいて決定された評価関数の値が、出発点から目的地までのルートを決定するために、また、ルートの逸脱（ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）が検出されたときには、別の出発点から（例えば、現在の車両の位置から）目的地までのルートを決定するために利用される。

方法１００では、１０１において、所望の目的地を指定するユーザ入力が受信される。１０２においては、複数の頂点に対する評価関数の値が、第１のグラフに基づいて、かつ第１のコストモデルを利用することにより、決定される。１０２における評価関数の値の決定は、図２および図３を参照して上述された方法のうちの任意の方法でもたらされ得る。特に、複数の頂点に対する評価関数の値は、目的地から出発して出発点に向けて延長する第１のグラフ上でのルート検索を実行することによって、決定され得る。複数の頂点のうちの頂点ｖに対し、１０２において決定される評価関数の値は、第１のコストモデルにおける頂点ｖから目的地ｄまでのルートに関連するコストであるｃｏｓｔｓ１（ｖ，ｄ）に等しく設定される。ステップ１０３においては、１０２において決定された評価関数の値ｃｏｓｔｓ１（ｖ，ｄ）は、その後の使用のためにさらなる格納ユニットに格納される。１０４においては、第２のグラフ上で、かつ第２のコストモデルに基づいて、出発点から目的地までのルートの検索が実行される。第２のコストモデルは、第１のコストモデルと同じものであったり、または異なるものであったりし得る。しかしながら、一実施形態においては、１０２において利用される第１のコストモデルは、第１のグラフの任意の頂点またはエッジに対し、第１のコストモデルにしたがうコストが、第２のコストモデルにしたがう第２のグラフの対応する頂点またはエッジに関する下限を表現するように、選択される。図３の方法におけるステップ７３と同様に、１０４におけるルート検索は、Ａ^＊−アルゴリズムまたは別のアルゴリズム（評価関数として、１０２において決定された評価関数の値を利用する）を用いて実行される。

１０５において、現在の車両の位置が決定される。現在の車両の位置は、ナビゲーションシステム１において、ＧＰＳ受信器８によって出力された信号に基づいて決定され得る。１００において、車両がルートを逸れたかどうかを決定するために、現在の車両の位置が、ルートに沿った位置と比較される。１０６において、最初のルートからの逸脱が決定されなかった場合には、１０５における現在の位置の決定が、１０７における所定の待機期間の後に繰り返される。

しかしながら、１０６において最初のルートからの逸脱が検出された場合には、１０８において、現在の車両の位置または現在の車両の位置に近い別の位置が、新しい出発点として選択される。１０９において、格納された評価関数の値が抽出される。１１０において、新しい出発点から目的地までのルートの検索が、第２のグラフ上で、かつ第２のコストモデルに基づいて、実行される。ルート検索１１０において、１０２において決定された評価関数の値は、ここでもまた、（例えば、Ａ^＊−アルゴリズムにおいて）評価関数として利用される。そして方法は、１０５におけるアクティブなルートに対する現在の車両の位置のモニタリングに戻る。１０２において第１のコストモデルを適切に選択することによって、第１および第２のコストモデルが異なる場合でさえも、１０２において決定された評価関数の値はなおも、１１０におけるルート検索に有効な評価関数を表現するということに留意されたい。さらに、以下でより詳細に記載されるように、１０２において評価関数の値が決定される第１のグラフ、および１０４および１１０においてルート検索が実行される第２のグラフは、同じものであったり、または異なるものであったりし得るということに留意されたい。

図５および図６の方法は、組み合わされ得るということに留意されたい。例えば、一実施形態において、第１のグラフに基づいて評価関数の値が決定される第１のステップの結果は、例えば代替ルートの検索において、１つの出発点から目的地までのいくつかの異なるルートを決定するためと、例えば最初のルートからの逸脱が検出されたときに、異なる出発点から目的地までの異なるルートを決定するためとの両方に、利用され得る。

図７を参照して、図６の実施形態の方法１００が、道路網２０に関連して例示的に説明される。ルート６１の道路セグメント４１を通過した後、ユーザは頂点２３において道路セグメント４５ではなく道路セグメント４４に曲がると仮定し、最初のルート６１からの逸脱が検出されると仮定する。これに応答して、第１のステップにおいて既に決定された評価関数の値を利用することにより、道路セグメント４４上の現在の車両の位置または到達されるべき次の頂点２７から目的地２２までの新しいルートが決定される。

図６の方法１００をさらに説明するために、図８に対する参照がなされる。この図は、道路網（図示されず）を含む地図１３０を示しており、図６の方法１００の様々なステップにおいて訪問される地図１３０の一部分を概略的に表現している。例示を目的として、１０２において評価関数の値を決定する際に利用されるコストモデル、ならびに１０４および１１０においてルート検索の際に利用されるコストモデルは、同じものであったり、または僅かに異なるものであったりし得るということに留意されたい。ルート検索の出発点は１３１に示されており、目的地は１３２に示されている。図８Ａは、目的地１３２から出発して出発点１３１に向かって延長するルート検索を実行することによって評価関数の値が決定されるときに、ステップ１０２において訪問される領域１３３を概略的に示している。１０２におけるルート検索において、評価関数の値は、領域１３３に配置される頂点に対して決定される。図８Ｂにおいて、領域１３４は、１０４において出発点１３１から目的地１３２までのルート検索において探索される地図１３０の一部分を概略的に示している。図４Ｂを参照して上述されたように、グラフに基づいて決定される評価関数の値は、正確な最小のコストに対する良い近似を表現し得るので、領域１３４は小さな領域であり得る。車両が最初に決定されたルートを逸脱し、例えば位置１３５に位置するときには、位置１３５から目的地１３２までのさらなるルート検索がトリガされる。領域１３６は、このさらなるルート検索において探索される地図１３０の一部分を概略的に示している。さらなるルート検索もまた、グラフに基づいて決定された評価関数の値を利用するので、探索されなければならない領域１３６もまた、小さな領域であり得る。単に例示を目的として、１０２において評価関数の値を決定する際に利用されるコストモデル、および１０４および１１０におけるルート検索に利用されるコストモデルは、同じものであると仮定すると、１０２および１０４における検索での検索ツリーは、１つの枝に崩壊し得る。

図１〜図８を参照して上述されたように、２つのステップまたは段階においてルート検索が実行されるとき、第２のステップまたは段階において実行される出発点から目的地までのルート検索は、第１のステップまたは段階において評価関数の値が決定されなかった頂点に対する評価関数の値を必要とし得る。この状況は例えば、第１のステップおよび第２のステップにおいて利用される第１のコストモデルおよび第２のコストモデルのそれぞれが異なるとき、または車両が最初のルートから逸脱しているときに、第１のステップ利用される終了の基準が理由で、第１のステップにおいて、全ての頂点のうちの僅かな部分に対してのみ、評価関数の値が決定されたときに生じ得る。次に説明されるように、追加的な頂点に対する評価関数の値は、必要に応じて、ルート決定の第２のステップの間に容易に決定され得る。

図９は、第２のステップ（図３の方法７０における７３、図５の方法９０における９４、図６の方法１００における１０４および１１０）における出発点から目的地までのルート検索に利用され得る方法１４０の流れ図である。限定ではなく例示のために、出発点から目的地までのルート検索は、Ａ^＊−アルゴリズムを用いて実行される。

１４１において、延長ステップは、検索ツリーの「逸脱（ｌｅａｖｅ）」から（すなわち、出発点から延びる検索ツリーにおける最後の頂点のうちの１つから）実行される。１４２において、延長ステップが実行される新しい頂点に対して、評価関数の値が既にルート検索の第１のステップにおいて決定されているかどうかが、決定される。評価関数の値が既に決定されている場合、１４３において、第１のステップにおいて決定された新しい頂点に対する格納された評価関数の値ｃｏｓｔｓ１（ｖ，ｄ）が、新しい頂点に対する評価関数ｈ（ｖ）として用いられる。評価関数の値が決定されていない場合には、１４４において決定される。

１４４における新しい頂点に対する評価関数の値の決定は、様々な方法で実行される。一実施形態において、新しい頂点に対する評価関数の値は、第１のステップ（すなわち、図３における７２）に戻り、かつ新しい頂点に対しても評価関数の値が求まるまで第１のステップを継続することによって、決定される。例えば、第１のステップが目的地から出発して出発点まで延長するルート検索を含む場合、このルート検索は、新しい頂点に到達されるまで継続され得る。

図１０を参照すると、この図は、図２の道路網２０を示しており、新しい頂点に対して評価関数を決定するための方法が例示的に説明される。道路セグメント４１のコストは、（例えば、回避オプションが理由で）増加されており、出発点２１から目的地２２までの最適なルートはもはや、道路セグメント４１を通過しないことが仮定される。出発点２１から頂点２５までの第１の延長ステップの後、それ続いて、白い四角（ｏｐｅｎ ｓｑｕｒｅ）によって示されている頂点２９（この頂点に対しては、第１のステップにおいて、評価関数の値が決定されていない）まで延長する。しかしながら、頂点２８から目的地２２までのルートに対するｃｏｓｔｓ１（頂点２８，ｄ）、頂点２５から目的地２２までのルートに対するｃｏｓｔｓ１（頂点２５，ｄ）の両方が、第１のステップにおいて決定されているので、頂点２９に対する評価関数の値は、頂点２５および２８から頂点２９までの検索を延長し、かつｃｏｓｔｓ１（頂点２８，ｄ）と頂点２９から頂点２８までのルートに関連するコストとの和、そしてｃｏｓｔｓ１（頂点２５，ｄ）と頂点２９から頂点２５までのルートに関連するコストとの和のうちの小さいほうを決定することによって、決定され得る。

別の実施形態において、１４４における新しい頂点に対する評価関数の値は、第１のステップのルート検索を継続することを要求することなしに、第１のステップにおいて決定された情報に基づいて、決定され得る。限定ではなく例示のために、新しい頂点に対する評価関数の値は、第１のステップにおいて決定された評価関数の最大値、および第１のステップにおける、目的地から出発して出発点まで延長するルート検索において利用される評価関数に基づいて決定され得る。すなわち、

が第１のステップにおいて決定された任意の頂点ｖに対する最大のコストを示し、かつｈ１（ｖ）（出発点ｓから頂点ｖまでのルートに関連するコストに関する下限を表現する）がルート検索の第１のステップにおいて利用される評価関数を示す場合、ルート検索の第２のステップにおいて利用される任意の頂点ｖに対する評価関数の値ｈ（ｖ）は、

に等しく設定され得る。図２Ａを参照して上述されたように、第１のステップにおいて利用される評価関数ｈ１（ｖ）は、直線距離ベース（例えば、最短ルートのコストモデルに対する直線距離、または直線距離を最速ルートのコストモデルにおける固有の移動速度で割ったもの）であり得る。

新しい頂点に対する評価関数を決定するための本方法をさらに説明するために、再び図１０を参照すると、ここでもまた、出発点２１から目的地２２までの検索は、第１のステップにおいて評価関数の値が決定されていない頂点２９まで延長することが仮定される。しかしながら、ｍａｘ１＝ｃｏｓｔｓ（頂点２５，ｄ）が、第１のステップにおいて決定されている。さらに、第１のステップにおいて、直線（ａｉｒ−ｌｉｎｅ）ベースの評価関数ｈ１が利用されると仮定すると、１５３に概略的に示されているように、ｈ１（頂点２９）は、頂点２９と出発点２１との間の直線距離から容易に決定され得る。ｍａｘ１およびｈ１（頂点２９）から、ｈ（頂点２９）が式（９ｂ）にしたがって決定され得る。

別の実施形態において、新しい頂点に対する評価関数の値は、新しい頂点から目的地までの直線距離に基づいて決定され得る。

新しい頂点に対する評価関数を決定するための本方法をさらに説明するために、再び図１０を参照すると、頂点２９に対する評価関数の値は、１５２に概略的に示されている頂点２９と目的地２２との間の直線距離に基づいて決定され得る。

図１〜図１０を参照して上述された例示的な実施形態において、評価関数の値が決定される第１のグラフ、および出発点から目的地までのルート検索が実行される第２のグラフは同じであると仮定されているが、次に説明されるように、第１および第２のグラフはまた、その他の実施形態においては異なるものであり得る。

図１１は、本発明の一実施形態にしたがう、方法１６０の流れ図である。方法１６０では、１６１において、所望の目的地を指定するユーザ入力が受信される。１６２において、第１のグラフの複数の頂点および／またはエッジに対する評価関数の値が、第１のグラフに基づいて決定される。１６２における評価関数の値の決定は、図２および図３を参照して上述された方法のうちの任意の方法でもたらされ得る。特に、評価関数の値は、目的地から出発して出発点に向けて延長する第１のグラフ上でルート検索を実行することによって決定され得る。第１のグラフの頂点に対し、１６２において決定される評価関数の値は、第１のグラフ上の評価関数の頂点から目的地までのルートに関連するコストに等しく設定され得る。加えてまたはあるいは、評価関数の値はまた、第１のグラフのエッジ上の特徴点に対して決定され得る。１６３においては、第１のグラフの要素（すなわち、頂点またはエッジ）に対して決定される評価関数の値が、第２のグラフの対応する要素に対する評価関数の値にマッピングされる。１６４においては、１６２において確立された評価関数の値を利用することにより、ルート検索が第２のグラフ上で実行され、１６３における第２のグラフにマッピングされる。

例えば、図１１の方法１６０は、図１２に関連してさらに示される。図１２は、第１のグラフを表現している図２の道路網２０を示しており、これに基づいて、評価関数の値が決定される。すなわち、第１のグラフのエッジは、道路セグメントを表現しており、第１のグラフの頂点は、道路セグメントの端点を表現している。図１２においては、第１のグラフの頂点は、中実の四角（ｓｏｌｉｄ ｓｑｕｒｅ）で示されており、第１のグラフのエッジは、実線で示されている。第２のグラフ２０’は、道路網の双対グラフである。すなわち、第２のグラフ２０’の頂点１７１〜１７８は、道路網の道路セグメントを表現している。例えば、頂点１７１は道路セグメント４１を表現しており、頂点１７２は道路セグメント４２を表現している、等。第２のグラフ２０’のエッジ１８１〜１８５は、道路セグメントの端点を表現しており、これらは、１つの道路セグメントから別の道路セグメントへの移行を可能にしている。たとえば、頂点１７１および１７２を結ぶエッジ１８１は、出発点２１において、道路セグメント４１と道路セグメント４２との間の移行が可能であることを示している。同様に、頂点１７４および１７５を結ぶエッジが存在しないという事実は、接合部２３における道路セグメント４５と道路セグメント４４との間の移行が可能ではないということを示している。したがって、双対グラフにおいて、ターン制限は容易に考慮され得る。なぜならば、ターン制限は、双対グラフのエッジによる双対グラフの頂点の相互接続によって反映されるからである。図１２においては、第２のグラフの頂点は、空白の四角（ｏｐｅｎ ｓｑｕｒｅ）によって示されており、第２のグラフのエッジは、破線によって示されている。

図１２に見られるように、第１のグラフ２０および第２のグラフ２０’は、互いに異なるものであり得る（すなわち、一方は他方の双対グラフであり得る）。そして、評価関数の値が決定されるルート検索の第１のステップは、（例えば、目的地２２から出発して出発点２１に向けて延長する第１のグラフ２０上でルート検索を実行することによって）第１のグラフ２０上で実行され得る。これによって、結果として得られる検索ツリーの任意の枝における第１のグラフ２０の任意の頂点に対し、第１のグラフ上の頂点から目的地２２までのルートに関連するコストが決定される。そして、第２のステップ（すなわち、出発点２１から目的地２２までのルート検索）が、第１のステップにおけるルート検索において決定されたコストに基づくようにするために、第１のステップにおいて探索された全ての頂点に対して第１のステップにおいて決定されたコストは、第２のグラフ２０’の対応するセグメントにマッピングされる。例えば、図１２においては、第２のグラフ２０’の頂点１７１〜１７８は、第１のグラフ２０のエッジの中点に配置されて示されているが、第２のグラフ２０’の頂点１７１〜１７８のうちの任意の頂点に対し、評価関数の値は、第２のグラフ２０’のそれぞれの頂点によって表現されている道路セグメントの端点に対するコストに基づいて決定され得る。例えば、頂点２１から目的地２２までのルート、および頂点２３から目的地２２までのルートに対するコストが、第１のステップにおいて決定されたと仮定すると、第２のグラフ２０’の頂点１７１に対する評価関数の値は、ｃｏｓｔｓ１（頂点２３，ｄ）と頂点２３から頂点２１までの道路セグメント４１の通過に関連するコストとの和、およびｃｏｓｔｓ１（頂点２１，ｄ）と頂点２１から頂点２３までの道路セグメント４１の通過に関連するコストの半分との和のうちの最小値に等しく決定され得る。ここで、ｃｏｓｔｓ１は、第１のステップにおいて第１のグラフに基づいて決定されたコストを表現している。第１のグラフ２０の要素（すなわち、頂点および／またはエッジ）から第２のグラフ２０’の対応する要素への評価関数のマッピングの後、第２のグラフ２０’でのルート検索が、図１〜図１０の上述の実施形態のうちの任意の実施形態に対して記載されたように実行され得る。

第１のステップおよび第２のステップにおいて利用されるコストモデルは同じものであり得るが、第１のグラフおよび第２のグラフが異なるときには、互いに異なり得ることに留意されたい。特に、第１のグラフに基づいて評価関数の値を決定するために利用される第１のコストモデルは、ユーザの選好度によって生じる追加的なコスト、交通情報信号、時間変化するコストの寄与、等とは無関係であり得るが、これらは、第２のコストモデルにおいて考慮され得る。

図１２における第１および第２のグラフの概略図は、単に例示的なものであり、限定的な意味で解釈されるべきではないことに留意されたい。特に、第１および第２のグラフは、一方通行制限、反対の移動方向における異なる移動速度、移動方向に関係するターン制限、等を考慮するために、より複雑な方法で定義され得る。例えば、道路セグメントの各移動方向は、一方通行ではない通りの道路セグメントが、第１のグラフの２つのエッジおよび第２のグラフの２つの頂点のそれぞれによって表現され得るように、第１のグラフにおけるエッジによって、および第２のグラフにおける頂点によって表現され得る。

図１１に戻ると、１６１および１６４において利用される第１および第２のグラフは互いに異なるものであり得るので、第１のグラフは、第１のグラフ上のルート検索が、平均で第２のグラフ上のルート検索よりも速くなるように、選択され得る。例えば、第１のグラフは、これが第２のグラフよりも少ない頂点を有するように選択され得る。

一実施形態において、第１のステップ（すなわち、評価関数の値を決定すること）は、道路セグメントの到達される方向に関する情報を無視し、１つの道路セグメントから別の道路セグメントへのターンに関連するコストを無視することによって、道路セグメントの中点の間のルート検索を実行することにより、実施され得る。言い換えると、第１のステップは、グラフによって表現される道路網においてターン制限が無視されるグラフ上で実行され得る。一方通行制限は依然として、考慮され得る。別の実施形態においては、一方通行制限はまた、無視され得る。そして、第２のステップは、図１１および図１２を参照して上述されたように、エッジが道路セグメントを表現する主グラフ上、または頂点が道路セグメントを表現する双対グラフ上のいずれかの上で、実行され得る。

別の実施形態においては、第１のグラフ（第１のステップにおいて、この第１のグラフに基づいて評価関数が決定される）が主グラフであり得るが、第２のステップにおけるルート検索は、第２グラフ上で実行される。第１のステップにおいて、ターン制限は無視され得る。

本発明の様々な実施形態にしたがう方法は、図１〜図１２を参照して２つのステップのプロセスとして上述されてきたが、この方法はまた、２つ以上のステップを含み得る。上述の１つまたはいくつかのステップの結果は、その後のステップにおいて利用され得る。

例えば、評価関数の値が決定される第１のステップは、いくつかのサブステップを含み得る。すなわち、第１のグラフの複数の頂点に対する評価関数の値の決定は、１つの段階の結果が別の段階において利用される複数の段階のプロセスであり得る。

図１３は、本発明の別の実施形態にしたがう方法１９０の流れ図であり、この方法にしたがって、評価関数の値の決定が、複数の段階のプロセスにおいて実行される。１９１において、目的地がユーザ入力によって指定される。１９２および１９３において、評価関数の値が、まず１９２において第３のグラフ上でルート検索を実行し、１９３においてこのルート検索の結果を第１のグラフ上のルート検索に利用することによって、決定される。第１のグラフ上でのルート検索の結果、複数の頂点に対する評価関数の値が得られる。１９４において、評価関数の値は、出発点から目的地までのルート検索において利用される。

一実施形態においては、第３のグラフは、１９２および１９３における２段階のプロセスが、複数の頂点に対して評価関数の値をより容易に決定することを可能にするように、定義される。一実施形態では、１９３において、ルート検索は、目的地から出発して出発地に向かってＡ^＊−アルゴリズムを用いることによって実行される。１９２におけるルート検索は、第３のグラフ上で実行され、１９２において実行されたＡ^＊−アルゴリズムに対し、より正確な評価関数を提供する。

２段階のプロセス１９２、１９３の例示的な実装が、図２の道路網２０を示す図１４Ａおよび図１４Ｂを参照して示される。例示的な実装において、第３のグラフ２０”は、例えば欧州特許出願第０６ ０１２ １６０．５号に記載されているように、タイリング（ｔｉｌｉｎｇ）に基づいて、かつタイリングのタイルに関する所定の情報（例えば、タイルの抵抗（ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を定量化する抵抗値）を利用して、定義される。

図１４Ａに見られるように、タイリング２０１は、道路網２０が含まれる領域をカバーし、複数のタイル２０２〜２０５を含むように定義される。タイリング２０１の任意のタイルに対し、グラフの幾何学的配置に関連して、タイルを通過するルートに関連するコストを定量化する所定の抵抗値が提供される。例えば、タイリングのタイル２０２〜２０５に対する抵抗値は、

に等しく定義され得、ｖｉおよびｖｊは、それぞれのタイルの境界上に配置される頂点を示しており、ｃｏｓｔｓ（ｖｉ，ｖｊ）は、グラフ上のｖｉからｖｊまでのルートに関連する最小のコストを示しており、ｄｉｓｔａｎｃｅ（ｖｉ，ｖｊ）は、ｖｉとｖｊとの間の直線距離を示している。

図１４Ａおよび図１４Ｂに示されているように、タイル２０２〜２０５に対する局所的な抵抗値に基づいて、単純化された第３のグラフ２０”が定義され得、このグラフは、出発点２１および目的地２２を含むタイル以外のその他の全てのタイルにおいて、タイルの境界上に配置された頂点のみを含む。言い換えると、出発点２１も目的地２２も含まない任意のタイルに対しては、道路網２０の頂点２８および３０に対する場合のように、タイル内に配置された頂点は省略される。タイル内部における頂点が省略されているタイルにおいては（例えば、図１４におけるタイル２０５においては）、タイルの境界上に配置された頂点２４、２７、２９、３２を結ぶ新しいグラフのエッジ２１１〜２１４が定義され、これらのエッジはタイルの頂点の幾何学的配置およびタイルの抵抗値に基づくコストに関連する。より具体的には、頂点ｖｉおよびｖｊを結ぶ第３のグラフの新しく導入されるエッジに対するコストは、

に等しく設定され得る。例えば、エッジ２１４に対するコストは、タイル２０５の抵抗Ｒと、頂点２９と頂点３２との直線距離との積に等しく設定され得る。式（１０）における抵抗値の定義から、第３のグラフの新しいエッジに対するコストは、実際のコストの下限を表現する。

そして、図１３の１９２において、上記で概説されたように構成される第３のグラフ２０”に基づいて、直線距離ベースの評価関数を利用するＤｉｊｋｓｔｒａアルゴリズムまたはＡ^＊−アルゴリズムが、出発点２１から出発して目的地２２に向かって延長するように実行される。第３のグラフ２０”の構成が理由で、第３のグラフ２０”の出発点から任意の頂点までのルートに対するコストは、第１のグラフ２０の出発点２１から対応する頂点までのルートに関連するコストの下限を表現するので、１９３において第１のグラフ２０上でＡ^＊−アルゴリズムが利用されるときに、評価関数の値として利用され得る。第１のグラフ２０に含まれるが第３のグラフ２０”には含まれない任意の頂点に対し（すなわち、内部に配置された頂点に対し）、１９３において利用される評価関数の値は、それぞれのタイルの境界に配置された頂点に対する評価関数の値から決定され得る。例えば、頂点２８に対する評価関数の値は、頂点２７、２８、２９、または３２のうちの任意の頂点に対して決定されるコストの最小値に等しく設定され得る。上述の実施形態のうちの任意の実施形態に関連して記載されているように、第１のグラフ２０の複数の頂点に対する評価関数の値の決定の後、方法は、第２のグラフ上の出発点から目的地までのルート検索へと進む。

評価関数の値の決定が２段階のプロセスとして実装される場合のみが、図１３および図１４を参照して上述されてきたが、その他の実施形態においては、出発点からも目的地までの（すなわち、第２のステップの）ルート検索はまた、複数の段階のプロセスとしても実装され得る。さらに、本発明の様々な実施形態にしたがう方法は、２段階または３段階のプロセスに限定されず、任意の適切な複数のステップまたは段階、先のステップまたは段階から得られた結果を利用するその後のステップまたは段階を含み得る。

概説すると、本発明にしたがって、ルートを決定するための方法およびデバイスが提供され、ルートは複数のステップのプロセスで決定される。好適または有利な実施形態の上記の記載から明らかなように、本発明の実施形態にしたがうと、第１のステップにおいて正確な評価関数が決定され得、これは、第２のステップにおいてルート検索の複雑さを低減させるために利用され得る。第１のステップにおいて決定される評価関数の値は、いくつかのルート検索に対して利用され得る。

本発明は、有利にも任意の最適なルート検索に利用され得、特に、道路網上でルートを決定することに利用され得るが、道路網上でのルート決定には限定されない。

図１は、本発明の一実施形態にしたがう、ルートを決定するためのデバイスを含むナビゲーションシステムの概略ブロック図を示している。 図２Ａおよび図２Ｂは、例示的な道路網を概略的に示している。 図２Ａおよび図２Ｂは、例示的な道路網を概略的に示している。 図３は、一実施形態にしたがう、ルートを決定するための方法の流れ図である。 図４は、ルート検索において探索される地図の一部分を示しており、図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の一実施形態にしたがう、ルート検索の第１および第２のステップを表現しており、図４Ｃは、従来のルート検索を表現している。 図４は、ルート検索において探索される地図の一部分を示しており、図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の一実施形態にしたがう、ルート検索の第１および第２のステップを表現しており、図４Ｃは、従来のルート検索を表現している。 図４は、ルート検索において探索される地図の一部分を示しており、図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の一実施形態にしたがう、ルート検索の第１および第２のステップを表現しており、図４Ｃは、従来のルート検索を表現している。 図５は、別の実施形態にしたがう、ルートを決定するためお方法の流れ図である。 図６は、別の実施形態にしたがう、ルートを決定するための方法の流れ図である。 図７は、図２の例示的な道路網に対する図５および図６の方法にしたがう、ルート検索を概略的に示している。 図８は、図６の方法にしたがう、ルート検索において探索される地図の一部分を示している。 図８は、図６の方法にしたがう、ルート検索において探索される地図の一部分を示している。 図９は、ルート決定において、格納された評価関数の値を利用するためのステップを表現する流れ図である。 図１０は、図２の例示的な道路網に対する図９のステップを概略的に示している。 図１１は、別の実施形態にしたがう、ルートを決定するための方法の流れ図である。 図１２は、図２の例示的な道路網を表現する第１のグラフおよび第２のグラフを概略的に示している。 図１３は、別の実施形態にしたがう、ルートを決定するための方法の流れ図である。 図１４Ａは、図２の例示的な道路網に対する図１３の方法にしたがうルート検索を示しており、図１４Ｂは、ルート検索において利用される第３のグラフを表現している。 図１４Ａは、図２の例示的な道路網に対する図１３の方法にしたがうルート検索を示しており、図１４Ｂは、ルート検索において利用される第３のグラフを表現している。

符号の説明

２ プロセッサ
３ 格納ユニット
４ グラフデータ
５ データ
６ 入力ユニット
７ 出力ユニット
８ 位置決定手段
９ 交通メッセージ受信器
１０ クロックユニット
２０ 第１のグラフ
２０，２０’ 第２のグラフ
２２、８２、１３２ 目的地
２１、８１、１３１ 出発点
６１ ルート

Claims (16)

1. 目的地（２２；８２；１３２）までのルートを決定するためのデバイスであって、
   グラフデータ（４）を格納する格納ユニット（３）であって、該グラフデータ（４）は、第１のグラフ（２０）および第２のグラフ（２０；２０’）のうちの少なくとも１つの頂点（２１〜３３）およびエッジ（４１〜５５）を定義する、格納ユニット（３）と、
   該格納ユニット（３）に接続されたプロセッサ（２）であって、該プロセッサ（２）は、該グラフデータ（４）を抽出し、
   該プロセッサは、
   第１のステップにおいて、第１の領域を有する該第１のグラフ（２０）に基づいて、複数の頂点（２３、２４、２５，２７、２８，３２、３３）に対する評価関数の値を決定することであって、頂点（２１〜３３）に対する評価関数の値は、該頂点（２１〜３３）から該目的地（２２；８２；１３２）までのルートに関連するコストの下限を表現しており、該第１のステップにおいて自身に対する該評価関数の値が決定される該複数の頂点は、該第１の領域内に存在し、かつ第１の基準またはアルゴリズムに基づいて決定される、ことと、
   第２のステップにおいて、該第１のステップにおいて決定された該評価関数の値に基づいて、該第１の領域と少なくとも部分的に重複する第２の領域を有する第２のグラフ（２０；２０’）上で、出発点（２１；８１；１３１）から該目的地（２２；８２；１３２）までのルート検索を実行することと
   を行う、プロセッサ（２）と
   を備え、
   該第１の領域および該第２の領域の重複部分内の該第２のグラフの頂点（２１〜３３；１７１〜１７４；１７７、１７８）は、該第１のグラフの頂点（２１〜３３）またはエッジ（４１〜５５）に対応し、該第２のステップにおいて自身に対する評価関数の値が必要とされる該第２のグラフの該頂点は、該第１の基準またはアルゴリズムとは異なる第２の基準またはアルゴリズムによって決定され、
   該プロセッサは、該第２のステップにおいて該ルート検索を行うときに、該第１のステップにおいて該第２のグラフの該頂点のうちの所与の頂点（２９）に対する評価関数の値が決定されたかどうかを決定し、該第１のステップにおいて評価関数の値が決定されていない場合には、該所与の頂点（２９）に対する評価関数の値を決定する、デバイス。
2. 前記プロセッサ（２）は、前記第１のグラフ（２０）上でルート検索を実行し、前記評価関数の値を決定する、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記プロセッサ（２）は、前記目的地（２２；８２；１３２）から出発して前記出発点（２１；８１；１３１）まで延長するルート検索を実行し、前記評価関数の値を決定する、請求項１または請求項２に記載のデバイス。
4. 前記第２のステップにおいて、前記プロセッサ（２）は、前記第１のステップにおいて決定された前記評価関数の値に基づいて、前記目的地（２２；８２；１３２）までの少なくとも１つのさらなるルート検索を実行する、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のデバイス。
5. さらなる格納ユニット（３）を含み、前記プロセッサ（２）は、該さらなる格納ユニット（３）に接続されており、前記第１のステップにおいて決定された前記評価関数の値（５）を該さらなる格納ユニット（３）に格納し、前記第２のステップを実行するために該さらなる格納ユニット（３）から該評価関数の値（５）を抽出する、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のデバイス。
6. 前記プロセッサ（２）は、第１のコストモデルに基づいて、前記第１のステップにおいて前記評価関数の値を決定し、第２のコストモデルに基づいて、前記第２のステップにおいて前記出発点（２１；８１；１３１）から前記目的地（２２；８２；１３２）までのルート検索を実行する、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のデバイス。
7. 前記第１のコストモデルにしたがう、前記第１のグラフ（２０）の前記頂点（２１〜３３）および／またはエッジ（４１〜５５）に関連するコストは時間に関係せず、前記第２のコストモデルにしたがう、前記第２のグラフ（２０；２０’）の頂点（２１〜３３；１７１〜１７８）および／またはエッジ（４１〜５５；１８１〜１８５）に関連するコストは可変である、請求項６に記載のデバイス。
8. 前記第１のコストモデルにしたがう、前記第１のグラフ（２０）の前記頂点（２１〜３３）および／またはエッジ（４１〜５５）に関連するコストは、前記第２のコストモデルにしたがう、前記第２のグラフ（２０；２０’）の対応する頂点（２１〜３３；１７１〜１７８）および／またはエッジ（４１〜５５；１８１〜１８５）に関連するコストの下限を表現する、請求項６または請求項７に記載のデバイス。
9. ユーザ入力を受信する入力ユニット（６）を含み、前記プロセッサ（２）は、該入力ユニット（６）に接続されており、該ユーザ入力に基づいて、前記第２のコストモデルのコストを調整する、請求項６〜請求項８のいずれか一項に記載のデバイス。
10. 時刻および／または日付を決定するクロックユニット（１０）を含み、前記プロセッサ（２）は、該クロックユニット（１０）に接続されており、該時刻および／または日付に基づいて、前記第２のコストモデルのコストを調整する、請求項６〜請求項９のいずれか一項に記載のデバイス。
11. 交通情報信号を受信する交通メッセージ受信器（９）を含み、前記プロセッサ（２）は、該交通メッセージ受信器（９）に接続されており、該交通情報信号に基づいて、前記第２のコストモデルのコストを調整する、請求項６〜請求項１０のいずれか一項に記載のデバイス。
12. 前記プロセッサ（２）は、少なくとも１つの頂点（２１〜３３；１７１〜１７８）および／またはエッジ（４１〜５５；１８１〜１８５）に対し、前記第１のコストモデルに対して前記第２のコストモデルのコストを増加させ、該第２のコストモデルのコストを調整する、請求項９〜請求項１１のいずれか一項に記載のデバイス。
13. 現在の車両の位置（１３５）を決定する位置決定手段（８）を含み、前記プロセッサ（２）は、該位置決定手段（８）に接続されており、該現在の車両の位置（１３５）を前記出発点（２１；８１；１３１）から前記目的地（２２；８２；１３２）までの前記ルート（６１）と比較し、該比較の結果に基づいて、前記第２のグラフ（２０；２０’）上での該現在の車両の位置（１３５）から該目的地（１３２）までのさらなるルート検索を実行する、請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載のデバイス。
14. 前記第１のグラフ（２０）は、該第１のグラフ（２０）上のルート検索が、平均で、該第２のグラフ（２０’）上のルート検索よりも速くなるように定義される、請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載のデバイス。
15. 前記決定されたルートは道路網上にある、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のデバイス。
16. ルートを決定する請求項１〜請求項１５のいずれか一項に記載のデバイスと、
    該ルート上の情報を出力する出力ユニット（７）と
    を含む、ナビゲーションシステム。

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