JP5625004B2 - ナビゲーションシステムおよび経路探索方法 - Google Patents

Description

本発明は、ナビゲーションシステムおよび経路探索方法に関する。

特許文献１には、ナビゲーションシステムが、すべての道路を複数の地域に分割すると共に、地域間の接続関係も別に記憶しておき、出発地が属する地域と目的地が属する地域との２つの地域間を結ぶ地域を選定した後に、選定した地域に属する道路について経路探査するという、経路探索処理が記載されている。ここでは、選定した各地域の代表点同士を結ぶ距離の合計が最小になるように地域が選定される。

特許文献２には、ナビゲーションシステムが、２つのメッシュの組み合わせ毎に一方のメッシュから他方のメッシュに至る全経路を探索し、各経路が通過するメッシュを特定するデータを地図データに含めることが開示されている。ナビゲーションシステムは、実際に経路探索する場合、地図データの中から、出発地を含むメッシュと目的地を含むメッシュとの組み合わせにおいて、全経路が通過する全メッシュの地図を使用する。

特許第３２４４５１７号公報 特開２００７―１９９５７５号公報

特許文献１に記載の技術によれば、出発地から目的地までの少なくとも１本の経路が存在することが保証されるが、必ず２本以上の経路が存在するかどうかは保障されない。このため、経路上のある区間において渋滞や事故が発生したときに、その区間を迂回するための代替経路が見つからない可能性がある。

特許文献２に記載の技術によれば、出発地を含むメッシュから、目的地を含むメッシュまでの全経路が計算され、その経路が通過する全メッシュが選定される。このため、選定された地域に代替経路が含まれている可能性はあるが、処理対象のエリアが大きくなり、計算時間が膨大になる。

（１）請求項１に記載のナビゲーションシステムは、複数の道路リンクが複数のメッシュで区分された道路地図を表すデータであって、複数のメッシュのうちの互いに隣接するメッシュを道路が跨いでいるか否かに基づき、複数のメッシュの相互間の接続関係を表す地域ネットワークデータを含む地図データと、出発地および目的地を入力するための入力手段と、地図データを参照し、地域ネットワークデータを利用して、複数のメッシュのうちの出発地の属する出発地メッシュから目的地の属する目的地メッシュまでのメッシュコストの和が最小となる最小コスト経路として、隣接するメッシュ間の距離に基づく移動コストの和が最小である経路を算出する最小コスト経路算出手段と、最小コスト経路を構成する第１メッシュ群の中から、道路地図に含まれる所定範囲の地域内に含まれるすべてのメッシュ相互間を結ぶすべての経路が通過する通過頻度が所定頻度よりも高頻度の高頻度メッシュを、第１メッシュ群の中の一部のメッシュとして抽出する高頻度メッシュ抽出手段と、高頻度メッシュ抽出手段により抽出された一部のメッシュを含む隣接するメッシュ間の移動コストを大きくすることにより、一部のメッシュに対応付けられるメッシュコストを変更して出発地メッシュから目的地メッシュまでの代替経路を算出する代替経路算出手段と、第１メッシュ群に含まれる複数の道路リンクで構成される出発地から目的地までの経路と、代替経路を構成する第２メッシュ群に含まれる複数の道路リンクで構成される出発地から目的地までの経路とを探索する経路探索手段とを備えることを特徴とする。
（２）請求項６に記載の経路探索方法は、マイクロプロセッサの最小コスト経路算出手段が、出発地および目的地が入力されると、複数の道路リンクが複数のメッシュで区分された道路地図を表すデータであって、複数のメッシュのうちの互いに隣接するメッシュを道路が跨いでいるか否かに基づき、複数のメッシュの相互間の接続関係を表す地域ネットワークデータを含む地図データを参照し、出発地の属する出発地メッシュから目的地の属する目的地メッシュまでのメッシュコストの和が最小となる最小コスト経路として、隣接するメッシュ間の距離に基づく移動コストの和が最小である経路を算出し、マイクロプロセッサの高頻度メッシュ抽出手段が、最小コスト経路を構成する第１メッシュ群の中から、道路地図に含まれる所定範囲の地域内に含まれるすべてのメッシュ相互間を結ぶすべての経路が通過する通過頻度が所定頻度よりも高頻度の高頻度メッシュを、第１メッシュ群の中の一部のメッシュとして抽出し、マイクロプロセッサの代替経路算出手段が、抽出された一部のメッシュを含む隣接するメッシュ間の移動コストを大きくすることにより、一部のメッシュに対応付けられるメッシュコストを変更して出発地メッシュから目的地メッシュまでの代替経路を算出し、マイクロプロセッサの経路探索手段が、第１メッシュ群に含まれる複数の道路リンクで構成される出発地から目的地までの経路と、代替経路を構成する第２メッシュ群に含まれる複数の道路リンクで構成される出発地から目的地までの経路とを探索することを特徴とする。

本発明によれば、ナビゲーションシステム１００によって実行される、出発地から目的地に至る誘導経路および代替経路の経路計算を、高速化できる。

本発明の第１の実施の形態に係るナビゲーションシステムの全体構成を示すブロック図の一例である。 本発明の第１の実施の形態に係るナビゲーションシステムの地図データの構成の一例である。 地域ネットワークデータ作成処理のフローチャートを示す図である。 地域ネットワーク情報処理のフローチャートを示す図である。 接続しているメッシュの例を示す図である。 通過頻度情報処理のフローチャートを示す図である。 経路探索結果を格納するフォーマットの構成を示す図である。 地域ネットワークデータの通過頻度の概念を説明する図である。 探索エリアを決定する処理のフローチャートを示す図である。 代替経路探索結果の例を示す図である。 経路探索結果の表示の一例を示す図である。 経路探索結果の表示の一例を示す図である。 経路探索結果の表示の一例を示す図である。

―第１の実施の形態―
本発明の第１の実施の形態に係るナビゲーションシステムの全体構成を図１に示す。図１のナビゲーションシステム１００は、入力装置１１０、地図データ１２０、地域ネットワーク作成装置１３０、地域選定装置１４０、探索装置１５０、表示装置１６０で構成される。以降の説明では、ナビゲーションシステム１００は車両用のナビゲーションシステムであるものとして説明する。

入力装置１１０は、ナビゲーションシステム１００に対して、経路の出発地と目的地とを入力するための装置である。入力装置１１０は、タッチパネルや、ジョグダイアル、各種スイッチなどのユーザインターフェースと、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機や、角速度センサなどの、車両の位置情報を検出するためのセンサ類とによって構成される。目的地は、ユーザインターフェースを介して入力される。出発地は、ユーザインターフェースまたはセンサ類を介して入力される。入力装置１１０を介して入力された出発地および目的地の情報は、地域選定装置１４０、探索装置１５０、および表示装置１６０へ提供される。

センサ類を用いた出発地の入力方法について説明する。入力装置１１０を構成するセンサ類からの出力信号は、センサ類が車両の位置や角速度などを計測することにより得られる。ナビゲーションシステム１００は、これらの出力信号に対して公知の技術であるカルマンフィルタやデッドレコニングを用いることにより、車両の位置情報を算出することができる。

地図データ１２０は、複数のメッシュで区分された道路地図を表すデータであり、ハードディスク、フラッシュメモリ等の記憶装置に格納される。地図データ１２０は、道路情報と、ＰＯＩ（Ｐｏｉｎｔ Ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）の情報と、各種アイコンなどの画像データとを含む。道路情報は、道路データと、後述する地域ネットワークデータとで構成され、地域選定装置１４０、探索装置１５０、および表示装置１６０へ提供される。ＰＯＩとは、店舗情報などの施設が位置する地点に関する情報である。ユーザは、入力装置１１０に含まれるユーザインターフェースを介して、住所、カテゴリ、または電話番号等をキーとして目的地のＰＯＩを地図データ１２０から検索し、目的地または出発地を入力することができる。道路情報については、その詳細を後述する。

地域ネットワーク作成装置１３０は、ナビゲーションシステム１００に搭載されている不図示のマイクロプロセッサ、ＲＡＭ、およびＲＯＭなどによって実行されるソフトウェアによって実現される。地域ネットワーク作成装置１３０は、地図データ１２０を使用して、地図データ１２０が表す道路地図のうちの所定範囲の地域内の道路地図を区分する複数のメッシュの相互の接続関係を表す地域ネットワークデータと、各メッシュの通過頻度とを含む情報を作成する。地図データ１２０が表す道路地図のうちの所定範囲の地域とは、地図データ１２０が表す道路地図の一部または全部である。さらに、作成した情報を地図データ１２０へ書き込む。地域ネットワーク作成装置１３０の詳細な処理は後述する。

地域選定装置１４０は、ナビゲーションシステム１００に搭載されている不図示のマイクロプロセッサ、ＲＡＭ、およびＲＯＭなどによって実行されるソフトウェアによって実現される。地域選定装置１４０により選定された複数の地域を、以下の説明では、探索エリアと呼ぶ。地域選定装置１４０は、入力装置１１０によって入力された出発地および目的地に基づいて、地図データ１２０に含まれる地域ネットワークデータを用いて、出発地を含むメッシュから目的地を含むメッシュまでを結ぶ地域を選定する。地域選定装置１４０は、出発地を含むメッシュ（以下、出発地メッシュという）から目的地を含むメッシュ（以下、目的地メッシュという）までの最小コスト経路と、代替経路とを計算し、それぞれの経路の通過する地域の和集合を探索エリアとする。算出した探索エリアの情報を、探索装置１５０と表示装置１６０とへ提供する。地域選定装置１４０の詳細な処理は後述する。

探索装置１５０は、ナビゲーションシステム１００に搭載されている不図示のマイクロプロセッサ、ＲＡＭ、およびＲＯＭなどによって構成される。探索装置１５０は、地図データ１２０に記憶されている道路データと、地域選定装置１４０から入力された探索エリアの情報と、入力装置１１０から提供される目的地および出発地とに基づいて、出発地から目的地までの誘導経路を公知なダイクストラ法により決定する。探索装置１５０は、地域選定装置１４０から入力された探索エリアのメッシュに含まれる道路に該当する地図データ１２０の道路データをメモリにキャッシュし、入力装置１１０から提供される出発地から目的地までキャッシュした道路データを使用して経路探索を実行する。探索装置１５０は、経路の情報を表示装置１６０へ提供する。

表示装置１６０は、液晶ディスプレイなどで構成され、二つの機能を有する。一つ目の機能は、地図データ１２０の道路データおよび地域ネットワーク情報と、探索装置１５０から入力される誘導経路に関する情報とが入力され、地図に重ねて誘導経路を表示する機能である。二つ目の機能は、地域選定装置１４０による高頻度メッシュの選択のため、地図データ１２０の道路データおよび地域ネットワークデータと、地域選定装置１４０からの探索エリアの情報とを表示する機能である。

次に、地図データ１２０の道路データおよび地域ネットワークデータについて図２を用いて説明する。図２（ａ）は、道路データのフォーマットの一例である。図２（ｂ）は、地域ネットワークデータのフォーマットの一例である。

図２（ａ）に示す道路データは、メッシュ単位に分けられて地図データ１２０に格納されている。メッシュは、地図を緯度および経度に基づいて網の目状に区画して得られる地図の区画である。各メッシュを表す情報２０は、各メッシュを識別するためのメッシュＩＤと、そのメッシュに含まれる道路に関する情報とで構成される。

各メッシュに含まれる道路データは、道路リンク単位で地図データ１２０に格納されている。各道路リンクを表す道路リンク情報２１は、それぞれを識別するためのリンクＩＤと、各道路リンクの始点および終点の情報と、道路種別と、コストデータとで構成される。

各道路リンクの始点および終点の情報によって各道路リンクの方向および地図上の位置が特定できる。道路リンクの始点および終点には、それぞれが地点を表すノードがあり、始点および終点の情報は、それぞれノードを識別するノードＩＤと、ノードの位置を表す緯度および経度の情報とで構成される。

道路種別は、各道路リンクが表す道路の種類を表す情報である。たとえば、道路リンクが表す道路が都市間高速道の場合は「０」、都市内高速道の場合は「１」、国道の場合は「２」、そのほかの道路の場合は「３」といったように、道路種別の番号が定義される。そのほかの道路とは、たとえば細街路である。

コストデータは、探索装置１５０が経路探索時に使用する道路リンクの重みであり、経路コストはその経路の始点から終点までの移動に要するコストを表す。コストデータには、統計交通情報や、リンク長、旅行時間など、様々な種類のコストデータが含まれる。以下の説明では、コストデータはリンク長であるものとして説明する。探索装置１５０がリンク長をコストデータとして経路探索する場合、探索される誘導経路は出発地から目的地までの走行距離が最小の経路となる。

図２（ｂ）に示す地域ネットワークデータは、メッシュ単位に分けられて地図データ１２０に格納されている。メッシュの地域ネットワークを表す情報２２は、情報２２を識別するためのメッシュＩＤと、該メッシュに含まれる道路リンクの道路種別の情報２３と、該メッシュに接続する接続メッシュの情報２４と、該メッシュの通過頻度の情報２５とで構成される。道路種別の情報２３は、道路種別の番号が０，・・・，ｋの各々に対応する道路リンクが該メッシュに含まれているか否かを表す。接続メッシュの情報２４は、該メッシュと東西南北の方向に接続しているメッシュＩＤの情報を含む。情報２２は、地域ネットワーク作成装置１３０により生成される。

情報２３は、該メッシュに含まれる道路リンクの道路種別の情報を表している。情報２３には、道路種別の番号が０，・・・，ｋの各々に対応する道路リンクが該メッシュに存在すれば「１」、存在しなければ「０」が格納される。例えば、メッシュに存在する道路リンクが都市間高速道（道路種別「０」）のみの場合は、道路種別「０」の欄に「１」が格納され、他の道路種別には「０」が格納される。情報２３を参照することで、各メッシュに含まれている道路の種別が分かる。この道路種別の情報は、地域選定装置１４０で利用される。

情報２４には、該メッシュと接続しているメッシュのメッシュＩＤの情報が東西南北の方向別に格納されている。すなわち、情報２４にはメッシュ相互間の接続関係を表す情報が格納されている。メッシュと隣接メッシュとの間の境界を、道路リンクが通過している場合、メッシュは隣接メッシュと接続していると規定される。

通過頻度の情報２５は、地域ネットワークを利用した経路探索の際に、探索された経路がメッシュを通過する回数を数値化したものである。数値が高いほど通過頻度の高いメッシュである。

地域ネットワーク作成装置１３０が地域ネットワークデータの情報２２を作成する処理手順について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。図３は、ナビゲーションシステムの製造メーカや地図データベンダなどがナビゲーションシステムの工場出荷前などに地域ネットワーク作成装置１３０に実行させる処理を表している。

図３の処理では、地域ネットワーク作成装置１３０は、道路データの道路リンク情報２１に含まれるノードの情報に基づき地域ネットワークデータを作成する。さらに、始点のメッシュと終点のメッシュとのすべての組み合わせについて、始点メッシュと終点メッシュとの相互間を結ぶすべての経路の経路探索処理を行い、探索した全経路が通過するメッシュの通過頻度を計算することにより、通過頻度の情報２５を作成する。

図３のステップＳ１００では、地域ネットワーク作成装置１３０は、地図データ１２０に格納されている道路データに含まれる道路リンクの道路リンク情報２１の始点の情報と終点の情報とに基づき、地域ネットワークデータの情報２３と情報２４とを作成する。後述するように、ステップＳ１００の詳細な処理を図４に示すフローチャートを用いて説明する。

図３のステップＳ２００では、地域ネットワーク作成装置１３０は、地図データ１２０に格納されている地域ネットワークデータの情報２３と情報２４とから、通過頻度の情報２５を作成する。後述するように、ステップＳ２００の詳細な処理を図６に示すフローチャートを用いて説明する。

図３のステップＳ３００では、地域ネットワーク作成装置１３０は、ステップＳ１００とステップＳ２００とで作成した情報２３と情報２４と情報２５とを、地図データ１２０に格納されている地域ネットワークデータへ書き込む。ステップＳ３００の処理終了後、図３の処理は終了する。

図４のステップＳ１０１では、地域ネットワーク作成装置１３０は、地図データ１２０に格納されているすべてのメッシュの情報２０について、ステップＳ１０２からステップＳ１０３までの処理を終了したか否かを判定する。図４の処理は、ステップＳ１０１の処理が肯定判定された場合は終了し、否定判定された場合は、ステップＳ１０２に進む。

図４のステップＳ１０２では、地域ネットワーク作成装置１３０は、ステップＳ１０１で選ばれたメッシュに接続しているメッシュを検索する。この処理では、地域ネットワーク作成装置１３０は、ステップＳ１０１で選ばれたメッシュの東西南北の４方向の境界上にそれぞれノードが存在するかどうかを、地図データ１２０の道路データを使用して確認し、ノードが１つ以上存在している場合は、そのノードを介して接続しているメッシュのＩＤを特定する。

図５（ａ）にステップＳ１０２における処理内容の概念図を示す。地図はメッシュ単位で管理されるため、道路４２および道路４３が互いに隣接する複数のメッシュを跨ぐ場合、メッシュの境界にノード４１ａ，４１ｂ，・・・，４１ｆが定義される。ステップＳ１０１では、メッシュ４４が選ばれているものとする。道路４２は、メッシュ４４と、メッシュ４４の東方向に位置するメッシュ４５とを跨ぐ。メッシュ４５は、ノード４１ｂを介してメッシュ４４に接続している。道路４２と道路４３とが、メッシュ４４と、メッシュ４４の西方向に位置するメッシュ４６とを跨ぐ。メッシュ４６は、ノード４１ｃおよび４１ｇを介してメッシュ４４に接続している。メッシュ４４の南方向に位置するメッシュ４７は、メッシュ４４に接続していない。道路４５は、メッシュ４４と、メッシュ４４の北方向に位置するメッシュ４８とを跨ぐ。メッシュ４８は、ノード４１ｆを介してメッシュ４４に接続している。

図５（ｂ）に地域ネットワークデータが表す情報の模式図を示す。ここでは、メッシュ４４、４５、４６および４８のそれぞれの中心に代表点としての代表ノード４９ａ、４９ｂ、４９ｃおよび４９ｄを定義するとともに、実際の道路リンクのネットワークのように代表ノード４９ａおよび４９ｂ間のメッシュ接続リンク５０ａ、代表ノード４９ｂおよび４９ｃ間のメッシュ接続リンク５０ｂ、ならびに代表ノード４９ｂおよび４９ｄ間のメッシュ接続リンク５０ｃを定義する。こうして、各メッシュの代表ノードと、接続関係のあるメッシュ同士の代表ノード間を接続するメッシュ接続リンクとに基づくネットワークデータが得られる。このネットワークデータは、メッシュの接続関係に関する情報を表している。図５（ｂ）は、代表ノード４９ａ、４９ｂ、４９ｃおよび４９ｄと、メッシュ接続リンク５０ａ、５０ｂおよび５０ｃとに基づき、図５（ａ）のステップＳ１０２における処理結果として得られるメッシュの接続関係に関する情報を模式図で表現している。メッシュの接続関係に関する情報を、地図データ１２０の地域ネットワークデータの情報２４として書き込む。ステップＳ１０２の処理が終了したらＳステップＳ１０３へ進む。

図４のステップＳ１０３では、地域ネットワーク作成装置１３０は、ステップＳ１０１で選ばれたメッシュに含まれている道路リンクの道路種別の情報を、地図データ１２０の道路データから取得する。ステップＳ１０３では、メッシュに含まれる道路リンクの情報を全て検索し、道路種別の番号が０，・・・，ｋのそれぞれに対応する道路リンクが、該メッシュに含まれる道路リンクの中に存在するか否かを判定する。メッシュに含まれる道路リンクの中に、道路種別「０」の値に対応する道路リンクが存在すれば、地図データ１２０の地域ネットワークデータの情報２３において、道路種別「０」の有無を示すフィールドには「１」、道路種別「０」の値に対応する道路リンクが存在しなければ、道路種別「０」の有無を示すフィールドには「０」を格納する。道路種別の番号が１，・・・，ｋのそれぞれについても、同様の処理を行う。ステップＳ１０３の処理終了後、ステップＳ１０１の処理へ進む。

図６のステップＳ２０１では、地域ネットワーク作成装置１３０は、地図データ１２０の地域ネットワークデータの情報２４に格納されている全てのメッシュの組み合わせに対して、後述するステップＳ２０２およびステップＳ２０３の処理を実行したか否かを判定する。ステップＳ２０１の処理で否定判定された場合は、未処理のメッシュの組み合わせのうちの１組のメッシュを対象として、その１組のメッシュのそれぞれの代表ノードを出発地および目的地とし、ステップＳ２０２からステップＳ２０３までの処理を実行する。このとき出発地に選ばれた代表ノードに対応するメッシュが出発地メッシュ、目的地に選ばれた代表ノードに対応するメッシュが目的地メッシュとなる。メッシュ数ｎに対して、出発地および目的地の組み合わせはｎ×（ｎ―１）通り存在する。ステップＳ２０１の処理で肯定判定された場合はステップＳ２０４に進む。

図６のステップＳ２０２では、地域ネットワーク作成装置１３０は、地図データ１２０の地域ネットワークデータの情報２４に基づき、ステップＳ２０１で選ばれた１組のメッシュのそれぞれの代表ノード間の経路探索、すなわち出発地から目的地までの経路探索を実行する。この経路探索は、地図データ１２０の地域ネットワークデータの情報２４と、メッシュの代表ノードおよびメッシュ接続リンクに基づく上述したネットワークデータとを使用して、出発地から目的地までの移動コストの和が最小となる推奨経路を、公知のダイクストラ法などによって探索する。このとき、各メッシュ接続リンクには移動コストを定義する必要がある。この移動コストは、例えばメッシュ接続リンクの両端の代表ノードのそれぞれに対応するメッシュ間の距離である。この移動コストに基づき、ステップＳ２０１で選ばれた１組のメッシュのそれぞれの代表ノード間の最短の経路を計算できる。なお、地域ネットワークの情報２２に含まれる道路種別の情報２３の関数として移動コストを計算してもよい。このとき、移動コストはメッシュ間の距離に道路種別の番号を掛けた値とする。道路種別を考慮することで、高速道などの主要な道路を含むメッシュを優先的に選ぶことができる。ステップＳ２０２の処理終了後、ステップＳ２０３へ進む。

図６のステップＳ２０３では、地域ネットワーク作成装置１３０は、ステップＳ２０２ですべてのメッシュの組み合わせについて計算されたすべての経路探索結果を、一時的に地域ネットワーク作成装置１３０の記憶領域に保存する。地域ネットワーク作成装置１３０の記憶領域に経路探索結果を格納するフォーマットの一例を図７に示す。図７のフォーマットは、出発地メッシュＩＤと、目的地メッシュＩＤと、出発地メッシュから目的地メッシュまで経由するメッシュの数と、その経由するメッシュＩＤの情報７０で構成される。ステップＳ２０３の処理終了後、ステップＳ２０１へ進む。

図６のステップＳ２０４では、地域ネットワーク作成装置１３０は、上述した記憶領域に格納されているすべての経路探索結果を集計し、各メッシュの通過頻度を計算する。ステップＳ２０４の処理では、全てのメッシュについて、記憶領域に格納されている経路探索結果の情報７０に出現するメッシュＩＤの出現数をメッシュＩＤ毎にカウントする。このカウントした値が、情報２５に格納される上述したメッシュの通過頻度である。

図８にメッシュの通過頻度の求め方の概念図を示す。図８（ａ）は、地域ネットワークデータの一例を表している。ここでは、メッシュＭ１とメッシュＭ２とが互いに接続し、かつメッシュＭ２とメッシュＭ３とが互いに接続している。図８（ｂ）〜８（ｇ）に地域ネットワーク作成装置１３０の上述した記憶領域に格納されている６つの経路探索結果の情報を示す。情報８０が出発地メッシュＩＤ、情報８１が目的地メッシュＩＤ、情報８２が経由メッシュ数、情報８３が経由メッシュＩＤを表している。図８（ｂ）〜８（ｇ）全体で、情報８３にメッシュＭ２が２回格納されているため、メッシュＭ２の通過頻度は「２」である。また、メッシュＭ１およびメッシュＭ３は、いずれも情報８３に存在しないため、通過頻度は「０」である。こうして求められた通過頻度が、地域ネットワーク作成装置１３０により情報２５に格納される。

地域選定装置１４０が、地図データ１２０の地域ネットワークデータと、入力装置１１０から入力された出発地および目的地の情報とに従って、探索エリアを決定する方法について、図９に示すフローチャートを用いて説明する。図９の処理は、ナビゲーションシステム１００において、入力装置１１０を介して出発地および目的地が入力された時に、地域選定装置１４０により実行される。

図９のステップＳ４００において、地域選定装置１４０は、入力装置１１０を介して入力された出発地および目的地の属するメッシュ（出発地メッシュおよび目的地メッシュ）を抽出する。これは、地図データ１２０の道路データを参照して、出発地および目的地に該当するノードＩＤまたは出発地および目的地の周辺のノードＩＤを検索することによって、該当するメッシュＩＤを検索する。ステップＳ４００の処理終了後、ステップＳ４０１に進む。

図９のステップＳ４０１において、地域選定装置１４０は、地図データ１２０の地域ネットワークデータを利用して、出発地メッシュから目的地メッシュまでの移動コスト（メッシュコスト）の和が最小となる最小コスト経路を、公知のダイクストラ法等により求める。このときの移動コストは、メッシュ間の距離とする。この移動コストに基づき、ステップＳ４０１０で抽出された出発地メッシュおよび目的地メッシュのそれぞれの代表ノード間の最短の経路を計算できる。なお、地域ネットワークの情報２２に含まれる道路種別の情報２３の関数として移動コストを計算してもよい。こうして計算される出発地メッシュから目的地メッシュまでの最小コスト経路の探索結果を、地域選定装置１４０の記憶領域に一時的に格納するフォーマットは図７に示すフォーマットと同様である。このように複数種類の計算方法により計算される複数種類の移動コストのそれぞれに対応する複数の最小コスト経路を求めることとしてもよい。ステップＳ４０１の処理終了後、ステップＳ４０２に進む。

図９のステップＳ４０２において、地域選定装置１４０は、ステップＳ４０１で計算した最小コスト経路を構成するメッシュ群の中から、地図データ１２０の地域ネットワークデータの情報２２に含まれる通過頻度の情報２５に基づき、通過頻度の高いメッシュを抽出する。これは、通過頻度の高いメッシュ（以下、高頻度メッシュという）を検出し、高頻度メッシュの移動コストを高く設定することによって、後述するステップＳ４０３で代替経路を検索するためである。この時、高頻度メッシュは、例えばステップＳ４０１にて計算した経路を構成するメッシュ群の中で通過頻度の最も高いメッシュとする。また、ステップＳ４０１にて計算した経路を構成するメッシュ群の中から、通過頻度が所定値よりも高いメッシュを高頻度メッシュとして抽出してもよい。また、表示装置１６０が、上述したメッシュ群に属する各メッシュの通過頻度をユーザに示すこととしてもよい。このようにすることで、地域選定装置１４０は、入力装置１１０に含まれるユーザインターフェースを介してユーザが選択したメッシュを、高頻度メッシュとして抽出することができる。ステップＳ４０２の処理終了後、ステップＳ４０３に進む。

図９のステップＳ４０３において、地域選定装置１４０は、ステップＳ４０２で抽出した高頻度メッシュから隣接するメッシュへの移動コスト（高頻度メッシュに対応付けられるメッシュコスト）を経路探索処理で扱う最大のコスト（コストの上限値）に変更し、地図データ１２０の地域ネットワークデータを用いて、出発地メッシュから目的地メッシュまでの経路探索計算を再度実行する。ステップＳ４０３の経路探索計算結果として高頻度メッシュを含まない代替経路が得られる。ステップＳ４０３の処理終了後、ステップＳ４０４に進む。

図９のステップＳ４０４において、地域選定装置１４０は、ステップＳ４０１で計算した経路を構成するメッシュ群を探索エリアとして決定するとともに、ステップＳ４０３で計算した代替経路を構成するメッシュ群を探索エリアとして決定する。地域選定装置１４０は、このようにして決定した探索エリアの情報を、上述したように探索装置１５０と表示装置１６０とへ提供する。ステップＳ４０４の処理終了後、図９の処理は終了する。

上述したように、探索装置１５０は、地域選定装置１４０から入力された探索エリア内のメッシュに含まれる道路に該当する地図データ１２０の道路データをメモリにキャッシュし、入力装置１１０から提供される出発地から目的地までの経路探索を、キャッシュした道路データを使用して実行する。探索装置１５０は、最小コスト経路を構成するメッシュ群を探索エリアとする経路探索により、探索エリア内の複数の道路リンクで構成される出発地から目的地までの経路を探索するとともに、代替経路を構成するメッシュ群を探索エリアとする経路探索により、探索エリア内の複数の道路リンクで構成される出発地から目的地までの経路を探索する。探索装置１５０は、こうした経路探索の出力結果の経路を表示装置１６０に提供する。

図１０に、地域選定装置１４０による図９の処理例、ならびに地域選定装置１４０から入力された探索エリア内での探索装置１５０による経路探索処理例を示す。図１０には、出発地メッシュ１００１から目的地メッシュ１００２まで、図９のステップＳ４０１で探索した地域ネットワークの経路１０１１が示されている。経路１０１１を構成するメッシュ群を探索エリアとし、図９の処理終了後に探索装置１５０がその探索エリア内で地図データ１２０の道路データを使用して経路探索を行うことにより、経路１０２１が得られる。経路１０１１上に存在する高頻度メッシュ１００３が図９のステップＳ４０２で抽出されていたとすると、この高頻度メッシュ１０００ｃを回避した代替経路１０１２を構成するメッシュ群を探索エリアとし、図９の処理終了後に探索装置１５０がその探索エリア内で地図データ１２０の道路データを使用して経路探索を行うことにより、経路１０２２が計算される。

表示装置１６０は、探索装置１５０による経路探索の出力結果の経路と、入力装置１１０を介して入力された出発地および目的地とに基づいて、出発地と目的地と経路とを表示可能とする道路地図を描画するためのデータを地図データ１２０から取得し、図１１のように表示する。図１１には、道路地図と共に、出発地Ｓおよび目的地Ｇと、経路Ｋと、経路Ｋの情報を記載したウインドウＷ１とが表示されている。

図１２には、地域選定装置１４０による処理終了後、探索装置１５０による経路探索の計算中に、最小コスト経路を構成するメッシュ群を表す探索エリアＭ１と、代替経路を構成するメッシュ群を表す探索エリアＭ２と、ユーザに経路計算中の旨を伝えるウインドウＷ２とが道路地図上に画面表示されている。図１２において、最小コスト経路を構成するメッシュ群を表す探索エリアＭ１は、出発地Ｓの属するメッシュから右下端のメッシュまで水平方向に隣接するメッシュと、右下端のメッシュから目的地Ｇの属するメッシュまで垂直方向に隣接するメッシュとで表されている。図１２において、代替経路を構成するメッシュ群を表す探索エリアＭ２は、出発地Ｓの属するメッシュから左上端のメッシュまで垂直方向に隣接するメッシュと、左上端のメッシュから目的地Ｇの属するメッシュまで水平方向に隣接するメッシュとで表されている。

図１３には、地域選定装置１４０が高頻度メッシュを抽出することができるように、表示装置１６０が探索エリアＭ１の各メッシュの通過頻度をユーザに示し、ユーザにメッシュを選択させる画面を示している。探索エリアＭ１に含まれるそれぞれのメッシュの通過頻度の情報が、例えばメッシュに付与された色の濃淡で表現される。例えば、通過頻度の低いメッシュは白色（淡色）で表現されるとともに、通過頻度の高いメッシュは黒色（濃色）で強調的に表現され、ユーザに通過頻度の高いメッシュを選択させることを促すメッセージを記載したウインドウＷ３が表示される。なお、図１３においては、メッシュに付与された色の濃淡の違いをハッチング種別の違いで表している。例えば、メッシュ１３１０は最も高濃度で強調的に表現され、メッシュ１３２０はメッシュ１３１０に次いで高濃度で表現され、メッシュ１３３０は最も低濃度で表現されている。メッシュ１３１０、１３２０または１３３０と同一の種別のハッチングが付与されたメッシュの濃度は、メッシュ１３１０、１３２０または１３３０と等しい。通過頻度に応じたメッシュの表現は、通過頻度の高いメッシュの情報をポップアップなどによって強調する表示を行ってもよい。ユーザにより選択されたメッシュは、高頻度メッシュとして図９のステップＳ４０３の代替経路の計算に利用される。

以上で説明したナビゲーションシステム１００においては、地図データ１２０に基づいて、代替経路を含む探索エリアにて、出発地から目的地に至る誘導経路を探索装置１５０が探索する。代替経路を含む探索エリアは、地域選定装置１４０が、地図データ１２０の地域ネットワークデータを使用して、出発地の属するメッシュから目的地の属するメッシュまで最小コストで探索して得た経路探索結果と、その経路上にある通過頻度の高いメッシュの移動コストを最大のコスト（コストの上限値）に変更した上で再度経路探索して求める代替経路との和集合として求められる。

本実施の形態におけるナビゲーションシステム１００は、地図データ１２０と、入力装置１１０と、図９の最小コスト経路算出処理ステップＳ４０１および代替経路算出処理ステップＳ４０３を行う地域選定装置１４０と、探索装置１５０とを含む。地図データ１２０は、複数の道路リンクが複数のメッシュで区分された道路地図を表すデータであって、複数のメッシュのうちの互いに隣接するメッシュを道路が跨いでいるか否かに基づき、複数のメッシュの相互間の接続関係を表す情報２４が書き込まれた地域ネットワークデータを含む。入力装置１１０は、ユーザが出発地および目的地を入力するための装置である。図９の最小コスト経路算出処理ステップＳ４０１において、地域選定装置１４０は、地図データを参照し、地域ネットワークデータを利用して、複数のメッシュのうちの出発地の属する出発地メッシュから目的地の属する目的地メッシュまでのメッシュコストの和が最小となる最小コスト経路を算出する。図９の代替経路算出処理ステップＳ４０３において、地域選定装置１４０は、最小コスト経路を構成するメッシュ群の中の高頻度メッシュに対応付けられるメッシュコストをコストの上限値に変更して出発地メッシュから目的地メッシュまでの代替経路を算出する。探索装置１５０は、最小コスト経路を構成するメッシュ群に含まれる複数の道路リンクで構成される出発地から目的地までの経路と、代替経路を構成するメッシュ群に含まれる複数の道路リンクで構成される出発地から目的地までの経路とを探索する。

これにより、ナビゲーションシステム１００は、誘導経路を探索する処理の実行中に記憶するデータを抑制しつつ、代替経路を考慮して、適切な複数の誘導経路を探索することができる。すなわち、ナビゲーションシステム１００によって実行される、出発地から目的地に至る誘導経路および代替経路の経路計算を、高速化できる。こうして得られた複数の誘導経路においては互いに重複する区間が少ないため、その複数の誘導経路のうちの１つの経路を利用することが突発的な渋滞や事故等により好ましくないこととなったときであっても、その複数の誘導経路のうちの他の経路を利用すればよい。

ナビゲーションシステム１００において、地域選定装置１４０は図９の高頻度メッシュ抽出処理ステップＳ４０２において、最小コスト経路を構成するメッシュ群の中から、地図データ１２０が表す道路地図のうちの所定範囲の地域内の道路地図に含まれるすべてのメッシュ相互間を結ぶすべての経路が通過する通過頻度が所定値よりも高頻度の高頻度メッシュを抽出する。図９の代替経路算出処理ステップＳ４０３において、地域選定装置１４０は、高頻度メッシュ抽出処理ステップＳ４０２において抽出された高頻度メッシュを含む隣接メッシュ間の移動コストを大きくすることにより、高頻度メッシュに対応付けられるメッシュコストを変更する。これにより、高頻度メッシュを回避した代替経路が得られる。

ナビゲーションシステム１００は、地域ネットワーク作成装置１３０を含む。地域ネットワーク作成装置１３０は、複数のメッシュを構成する各メッシュについて、接続関係を表す情報２４と通過頻度の情報２５とを、各メッシュのメッシュＩＤに対応付けて地域ネットワークデータに書き込む。この地域ネットワークデータを利用することにより、出発地から目的地に至る誘導経路および代替経路の経路計算をすることができる。

ナビゲーションシステム１００は、最小コスト経路を構成するメッシュ群を道路地図上に画面表示する表示装置１６０を含む。地域選定装置１４０は、高頻度メッシュ抽出処理ステップＳ４０２において、表示装置１６０に画面表示された最小コスト経路を構成するメッシュ群の中からユーザによって高頻度メッシュが選択されたとき、ユーザによって選択された高頻度メッシュを抽出する。これにより、ユーザが回避したいメッシュを含まないように代替経路を算出することができる。

以上で説明した本実施の形態は、次のように変形できる。

地域選定装置１４０は、図９のステップＳ４０２において、高頻度メッシュを抽出し、ステップＳ４０３において、高頻度メッシュに対応付けられるメッシュコストをコストの上限値に変更する。しかし、地域選定装置１４０は、図９のステップＳ４０２において、高頻度メッシュ以外のメッシュを抽出し、ステップＳ４０３において、その抽出したメッシュに対応付けられるメッシュコストをコストの上限値に変更することとしてもよい。この場合において抽出されるメッシュは、例えば、ユーザが経験的に渋滞発生や道路凍結等を予測した道路区間を含むメッシュ、あるいは通行人が多いために車両が走行しにくい道路区間を含むメッシュ等であってもよい。

探索装置１５０などが経路を探索する方法は、ダイクストラ法だけに限定されない。たとえば、ベルマン・フォード法などを用いて経路を探索してもよい。

ナビゲーションシステム１００は、１個の筐体の中で実装されるとは限らない。例えば、地図データ１２０および地域ネットワーク作成装置１３０がサーバ装置に配置され、入力装置１１０、地域選定装置１４０、探索装置１５０および表示装置１６０が端末装置に配置され、そのサーバ装置と端末装置とが互いに通信することができるようにすることにより、ナビゲーションシステム１００がサーバ装置と端末装置とに分かれて実装されることとしてもよい。

ナビゲーションシステム１００は、車両用のものに限定されない。たとえば、携帯端末に徒歩による移動用の地図を表示する歩行者用のナビゲーションシステムにも適用できる。

上述した実施の形態および変形例を組み合わせることも可能である。本発明の特徴的な機能が損なわれない限り、本発明は、上述した実施の形態および変形例における機器構成に何ら限定されない。

１００ ナビゲーションシステム
１１０ 入力装置
１２０ 地図データ
１３０ 地域ネットワーク作成装置
１４０ 地域選定装置
１５０ 探索装置
１６０ 表示装置

Claims (6)

1. 複数の道路リンクが複数のメッシュで区分された道路地図を表すデータであって、前記複数のメッシュのうちの互いに隣接するメッシュを道路が跨いでいるか否かに基づき、前記複数のメッシュの相互間の接続関係を表す地域ネットワークデータを含む地図データと、
   出発地および目的地を入力するための入力手段と、
   前記地図データを参照し、前記地域ネットワークデータを利用して、前記複数のメッシュのうちの前記出発地の属する出発地メッシュから前記目的地の属する目的地メッシュまでのメッシュコストの和が最小となる最小コスト経路として、前記隣接するメッシュ間の距離に基づく移動コストの和が最小である経路を算出する最小コスト経路算出手段と、
   前記最小コスト経路を構成する第１メッシュ群の中から、前記道路地図に含まれる所定範囲の地域内に含まれるすべてのメッシュ相互間を結ぶすべての経路が通過する通過頻度が所定頻度よりも高頻度の高頻度メッシュを、前記第１メッシュ群の中の一部のメッシュとして抽出する高頻度メッシュ抽出手段と、
   前記高頻度メッシュ抽出手段により抽出された前記一部のメッシュを含む前記隣接するメッシュ間の前記移動コストを大きくすることにより、前記一部のメッシュに対応付けられるメッシュコストを変更して前記出発地メッシュから前記目的地メッシュまでの代替経路を算出する代替経路算出手段と、
   前記第１メッシュ群に含まれる前記複数の道路リンクで構成される前記出発地から前記目的地までの経路と、前記代替経路を構成する第２メッシュ群に含まれる前記複数の道路リンクで構成される前記出発地から前記目的地までの経路とを探索する経路探索手段とを備えることを特徴とするナビゲーションシステム。
2. 請求項１に記載のナビゲーションシステムにおいて、
   前記複数のメッシュを構成する各メッシュについて、前記接続関係の情報と前記通過頻度の情報とを、前記各メッシュのメッシュＩＤに対応付けて前記地域ネットワークデータに書き込む地域ネットワーク作成手段をさらに備えることを特徴とするナビゲーションシステム。
3. 請求項１に記載のナビゲーションシステムにおいて、
   前記第１メッシュ群を前記道路地図上に画面表示する表示装置をさらに備え、
   前記表示装置は、前記通過頻度が前記所定頻度よりも高頻度のメッシュを、前記表示装置に強調して画面表示し、
   前記高頻度メッシュ抽出手段は、前記表示装置に画面表示された前記第１メッシュ群の中からユーザによって前記高頻度メッシュが選択されたとき、前記ユーザによって選択された前記高頻度メッシュを前記一部のメッシュとして抽出することを特徴とするナビゲーションシステム。
4. 請求項１または２に記載のナビゲーションシステムにおいて、
   前記第１メッシュ群を、前記道路地図上に画面表示する表示装置をさらに備えることを特徴とするナビゲーションシステム。
5. 請求項４に記載のナビゲーションシステムにおいて、
   前記表示装置は、前記経路探索手段による前記出発地から前記目的地までの経路の計算中に、前記第１メッシュ群と前記第２メッシュ群とを画面表示することを特徴とするナビゲーションシステム。
6. マイクロプロセッサの最小コスト経路算出手段が、出発地および目的地が入力されると、複数の道路リンクが複数のメッシュで区分された道路地図を表すデータであって、前記複数のメッシュのうちの互いに隣接するメッシュを道路が跨いでいるか否かに基づき、前記複数のメッシュの相互間の接続関係を表す地域ネットワークデータを含む地図データを参照し、前記出発地の属する出発地メッシュから前記目的地の属する目的地メッシュまでのメッシュコストの和が最小となる最小コスト経路として、前記隣接するメッシュ間の距離に基づく移動コストの和が最小である経路を算出し、
   マイクロプロセッサの高頻度メッシュ抽出手段が、前記最小コスト経路を構成する第１メッシュ群の中から、前記道路地図に含まれる所定範囲の地域内に含まれるすべてのメッシュ相互間を結ぶすべての経路が通過する通過頻度が所定頻度よりも高頻度の高頻度メッシュを、前記第１メッシュ群の中の一部のメッシュとして抽出し、
   マイクロプロセッサの代替経路算出手段が、抽出された前記一部のメッシュを含む前記隣接するメッシュ間の前記移動コストを大きくすることにより、前記一部のメッシュに対応付けられるメッシュコストを変更して前記出発地メッシュから前記目的地メッシュまでの代替経路を算出し、
   マイクロプロセッサの経路探索手段が、前記第１メッシュ群に含まれる前記複数の道路リンクで構成される前記出発地から前記目的地までの経路と、前記代替経路を構成する第２メッシュ群に含まれる前記複数の道路リンクで構成される前記出発地から前記目的地までの経路とを探索することを特徴とする経路探索方法。

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