JP5805159B2 - 経路探索装置、経路探索方法、経路探索システム、及び経路探索プログラム - Google Patents

Description

本発明は、スタート地点からゴール地点までの経路を探索する経路探索装置、経路探索方法、経路探索システム、及び経路探索プログラムに関する。

従来、スタート地点からゴール地点までの経路を探索する経路探索装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１は、スタート地点及びゴール地点が設定されると、複数の地図メッシュのうち、スタート地点からゴール地点までの各地図メッシュについて、道路の密集度である道路密度に応じて各リンクに関連付けられたリンクコストを変化させて推奨経路を探索する。

特開２０１１−１９６８９５号公報

ところで、上記特許文献１等、地図上における最短経路を探索するアルゴリズムとして、従来、ダイクストラ（dijkstra）探索アルゴリズムやＡ＊（エースター）探索アルゴリズム等が用いられている。
ダイクストラ探索アルゴリズム及びＡ＊探索アルゴリズムは、スタート地点を中心に放射状に経路を探索し、ゴール地点に到達した際に経路探索結果を返す。スタート地点から道路が周囲に向かって網羅的に存在している場合、ダイクストラ探索アルゴリズムの探索範囲は円状になり、Ａ＊探索アルゴリズムの探索範囲は長円状となる。

しかしながら、スタート地点周辺の経路を探索する際に、スタート地点周辺の地図メッシュにおけるリンク数（道路数）やノード数（交差点数）が多い場合、探索に要する処理も増大するため、処理時間も長くなるという課題がある。

本発明は、経路探索に要する処理時間を短縮した経路探索装置、経路探索方法、経路探索システム、及び経路探索プログラムを提供することを目的とする。

本発明の経路探索装置は、道路の交差点に対応したノード、及び交差点間を接続する道路に対応したリンクを含む地図データを記憶した地図記憶手段と、前記地図データ上に設定されたスタート地点及びゴール地点を取得する地点取得手段と、前記スタート地点を含むスタート範囲、及び前記ゴール地点を含むゴール範囲における前記ノードの数又は前記リンクの数を比較する比較手段と、前記スタート範囲及び前記ゴール範囲において、前記ノードの数又は前記リンクの数が少ない一方の範囲の地点を探索開始位置とし、他方の範囲の地点を探索目標位置とした経路を探索する探索手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明では、スタート範囲及びゴール範囲において、リンク数又はノード数を比較し、リンク数又はノード数が少ない一方を探索開始位置として探索を実施するので、経路探索に要する処理時間を短縮することができる。

本実施形態の経路探索システムの概略を示す図。 本実施形態における地図の一例を示す図。 本実施形態の経路探索処理（経路探索方法）を示すフローチャート。 Ａ＊探索アルゴリズムにおける探索領域を示す図。 本実施形態において、地図に対して設定されたスタート範囲及びゴール範囲の一例を示す図。 ダイクストラ探索アルゴリズムにおける探索領域を示す図。

以下、本発明における一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
［経路探索システムの概略］
図１は、本実施形態の経路探索装置を用いた経路探索システムの概略を示す図である。
図１に示すように、本実施形態の経路探索システム１は、サーバ装置１０（経路探索装置）及び端末装置２０を備える。これらのサーバ装置１０及び端末装置２０は、ネットワーク（例えばインターネット等のＷＡＮ（Wide Area Network））により通信可能に接続されている。
この経路探索システム１は、端末装置２０からサーバ装置１０にスタート地点及びゴール地点の地点データが送信されると、サーバ装置１０によりスタート地点からゴール地点までの最短経路を探索して端末装置２０に返し、端末装置２０において報知するシステムである。

［サーバ装置の構成］
サーバ装置１０は、コンピューターにより構成され、本発明の経路探索装置として機能する。このサーバ装置１０は、サーバ通信部１１と、サーバ記憶部１２と、サーバ制御部１３と、等を含んで構成されている。

サーバ通信部１１は、例えばＬＡＮ等を介してネットワークに接続されており、端末装置２０等と通信する。

サーバ記憶部１２は、例えばメモリ、ハードディスク等により構成されたデータ記録装置である。このサーバ記憶部１２は、本発明における地図記憶手段として機能し、地図（地図データ）が記憶されている。また、サーバ記憶部１２には、サーバ装置１０を制御するための各種プログラムが記憶される。

図２は、サーバ記憶部１２に記憶される地図の一例である。
この地図３０は、図２に示すように、例えば緯度経度により分割された地域に対応した複数の地図メッシュ３１を有し、これらの地図メッシュ３１がグリッド状に配置された構造となる。なお、各地図メッシュ３１のサイズとしては、図２に示すパターンに限られず、例えば２００ｍ四方等、より細かいメッシュサイズであってもよく、さらに大きいメッシュサイズであってもよい。
各地図メッシュ３１は、例えば緯度経度等に対応した位置座標を有する。また、各地図メッシュ３１には、道路を示すリンク（リンクデータ）、交差点や道路端点（行止まり）等を示すノード（ノードデータ）が含まれる。さらに、各リンクには、その道路の進行規制を示す進行規制データが関連付けられている。この進行規制データは、例えば、一方通行や、右折禁止地点、左折禁止地点等、道路を通行する上での通行規制の有無及びその方向を示すデータである。その他、各リンクには、ノード間（交差点間）の距離や、所定速度で通行した場合の所要時間（例えば徒歩での所要時間や自動車での所要時間等）等のリンクコストデータが関連付けられていてもよい。
また、各地図メッシュ３１には、当該地図メッシュ３１に含まれるリンクの数が記録されている。なお、表１のように、各メッシュコードと地図メッシュ３１に含まれるリンクの数とを記録したテーブルデータが記憶されていてもよい。ここで、メッシュコードとは、地図メッシュ３１を識別するための識別コードである。本実施形態では、各地図メッシュに対して、当該地図メッシュに含まれるリンクの数が関連付けられる例を示すが、地図メッシュに含まれるノードの数が関連付けられていてもよく、リンクの数及びノードの数の双方が関連付けられていてもよい。

サーバ制御部１３は、ＣＰＵ等の演算回路、ＲＡＭ等の記憶回路により構成され、サーバ記憶部１２等に記憶されているプログラム（ソフトウェア）をＲＡＭに展開し、ＲＡＭに展開されたプログラムとの協働で、各種処理を実行する。そして、サーバ制御部１３は、上記各種処理を実行することで、図１に示すように、地点取得手段１３１、距離算出手段１３２、範囲設定手段１３３、比較手段１３４、及び探索手段１３５として機能する。

地点取得手段１３１は、端末装置２０からスタート地点Ｐｓ（図５参照）やゴール地点Ｐｇ（図５参照）等の地点データを取得する。
距離算出手段１３２は、スタート地点Ｐｓからゴール地点Ｐｇまでの距離を算出する。
範囲設定手段１３３は、スタート地点Ｐｓを含むスタート範囲ＡＲｓ（図５参照）、及びゴール地点Ｐｇを含むゴール範囲ＡＲｇ（図５参照）を設定する。
比較手段１３４は、スタート範囲ＡＲｓにおける道路の密集度と、ゴール範囲ＡＲｇにおける道路の密集度を比較する。なお、道路の密集度とは、地図データにおける所定面積当たりのリンク数又はノード数である。
探索手段１３５は、スタート地点Ｐｓからゴール地点Ｐｇまでの経路を探索する。
なお、各機能構成の具体的な説明は後述する。

［端末装置の構成］
端末装置２０としては、例えば携帯電話機器やスマートフォン、タブレット型端末装置、パーソナルコンピューター等のコンピューターを用いることができる。
端末装置２０は、例えばスマートフォンやタブレット端末等の端末装置（コンピューター）であり、図１に示すように、表示部２１と、入力操作部２２と、端末通信部２３と、端末記憶部２４と、端末制御部２５と、を含んで構成される。

表示部２１は、例えば液晶ディスプレイ等により構成され、端末制御部２５の制御の下、所定の画像を表示させる。
入力操作部２２は、例えば、表示部２１と一体に設けられたタッチパネルやキーボードやマウス等により構成されており、ユーザ操作による操作信号を端末制御部２５に出力する。
端末通信部２３は、例えばＬＡＮや携帯電話回線（例えば３Ｇ回線等）等を用いて、ネットワーク上の所定の装置と通信する。

端末記憶部２４は、例えばメモリ、ハードディスク等のデータ記録装置により構成されている。端末記憶部２４には、例えば、所定の２地点間の経路を探索するアプリケーションや、インターネット上の所定のウェブページを閲覧するためのブラウザ等のアプリケーションプログラム、端末装置２０を制御するための各種プログラム等が記憶される。

端末制御部２５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算回路、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶回路により構成され、端末装置２０の各部を制御する。端末制御部２５は、端末記憶部２４等に記憶されているプログラム（ソフトウェア）をＲＡＭに展開し、ＲＡＭに展開されたプログラムとの協働で、各種処理を実行する。そして、図１に示すように、端末制御部２５は、上記各種処理を実行することで、地点設定手段２５１、地図表示手段２５２、及び経路表示手段２５３として機能する。

地点設定手段２５１は、入力操作部２２からの入力に基づいて、スタート地点Ｐｓ及びゴール地点Ｐｇを設定する。なお、端末装置２０において、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）等の現在位置を取得する構成が設けられている場合では、取得した現在位置をスタート地点Ｐｓとして取得してもよい。
地図表示手段２５２は、表示部２１上に地図を表示させる。
経路表示手段２５３は、表示部２１に表示された地図に所定の２地点間の経路を表示させる。
なお、各機能構成の詳細については後述する。

［経路探索処理］
次に、上述したような経路探索システム１における経路探索方法（経路探索処理）について、図面に基づいて説明する。
図３は、本実施形態における経路探索処理を示すフローチャートである。

（地点設定処理）
図３に示すように、端末装置２０において、ユーザにより地図上における所定の２地点間の経路探索を実施するアプリケーション（例えば、サーバ装置１０から送信される地図及び経路をウェブサイトとして閲覧可能なウェブブラウザや、地図表示専用のアプリケーション等）が起動される。
これにより、地図表示手段２５２は、例えばサーバ装置１０から所定範囲の地図をダウンロードし、表示部２１に表示させる（ステップＳ１１）。なお、サーバ装置１０からダウンロードする例の他、例えば端末記憶部２４に地図データを記憶しておき、地図表示手段２５２がその地図を読み出して表示部２１に表示させてもよい。

そして、端末装置２０の地点設定手段２５１は、ユーザの入力操作部２２の操作を受け付け、地図上のスタート地点Ｐｓ及びゴール地点Ｐｇを地点データとして設定する（ステップＳ１２）。
そして、地点設定手段２５１は、設定された地点データを含む経路探索要求をサーバ装置１０に送信する（ステップＳ１３）。なお、地点設定手段２５１は、経路探索要求とともに、端末装置２０を識別するための識別データをサーバ装置１０に送信する。

サーバ装置１０の地点取得手段１３１は、端末装置２０からの経路探索要求を受信すると（ステップＳ２１）、経路探索要求に含まれる地点データ（スタート地点Ｐｓ及びゴール地点Ｐｇ）を取得する（ステップＳ２２）。
次に、距離算出手段１３２は、取得したスタート地点Ｐｓからゴール地点Ｐｇの座標に基づいて、スタート地点Ｐｓからゴール地点Ｐｇまでの地点間距離（直線距離）を算出する（ステップＳ２３）。

（道路の密集度の比較処理）
この後、範囲設定手段１３３は、まず、スタート地点Ｐｓを含むスタート範囲ＡＲｓ（図５参照）、及びゴール地点Ｐｇを含むゴール範囲ＡＲｇ（図５参照）を設定する（ステップＳ２４）。
以下、ステップＳ２４におけるスタート範囲及びゴール範囲の設定方法について説明する。

図４は、Ａ＊探索アルゴリズムを用いて、Ａ地点及びＢ地点間の経路を探索した際に、探索が試みられた範囲を示す図である。
図４に示すように、Ａ地点を探索開始位置、Ｂ地点を探索目標位置として、Ａ地点からＢ地点までの経路をＡ＊探索アルゴリズムを用いて探索すると、Ａ地点からＢ地点に向かって探索が進む。
ここで、Ａ地点から、Ｂ地点までの中間地点（仮にＰ地点とする）を通り、Ｂ地点に到達するとした場合、Ａ地点からＰ地点までの最短経路のコスト（コストｇ）は、Ｐ地点に至るまでの探索処理により正確な値が定まる。一方、Ｐ地点からＢ地点までの最短経路のコスト（コストｈ）は、不明であるため、ヒューリスティック関数により推定することになる。Ａ＊探索アルゴリズムでは、「コストｇ＋コストｈ」の値が小さい地点Ｐから順に探索を実施し、コストｈが「０≦コストｈ≦真値」の条件を満たす場合に最小コスト経路が得られる。また、Ａ＊探索アルゴリズムでは、一般的に、Ｐ地点からＢ地点までの直線距離をベースとしてＡ＊探索アルゴリズムの要件を確実に満たすコストｈの推定値を算出する。そして、この推定値が真値に近い程、つまりヒューリスティック関数の精度が高ければ、探索範囲が狭くなり、コストｈの推定値を常に「０」にすると、ダイクストラ探索アルゴリズムとなる。
したがって、Ａ＊探索アルゴリズムによる経路探索を実施すると、結果として、図４に示すようなＡ地点を内部に含み、Ｂ地点を外周縁に含むティアドロップ形状（略卵形状）の領域（第一探索領域Ｓ１）において経路探索が実施されることになる。
Ｂ地点を探索開始位置とし、Ａ地点を探索目標位置とした場合も同様である。この場合は、結果として、Ｂ地点を内部に含み、Ａ地点に外周縁に含むティアドロップ形状（図４における太い破線）の領域（第二探索領域Ｓ２）において、経路探索が実施されることになる。
なお、このティアドロップ形状の探索領域Ｓ１，Ｓ２において、幅Ｌ２は、上述のように、Ａ＊探索アルゴリズムにおけるヒューリスティック関数の精度により変化し、精度が高い場合、幅Ｌ２が全体的に小さくなり、経路探索における処理時間の短縮に繋がる。

ここで、第一探索領域Ｓ１と第二探索領域Ｓ２とが重なる領域を重なり領域Ｓ３とし、第一探索領域Ｓ１において重なり領域Ｓ３を除いた略三日月状の領域を第一判定領域Ｓａとし、第二探索領域Ｓ２において重なり領域Ｓ３を除いた略三日月状の領域を第二判定領域Ｓｂとする。
探索領域Ｓ１，Ｓ２は、実際に探索手段１３５により探索が実施された際に、リンクの探索処理が実施される可能性が高い領域であり、第一判定領域Ｓａは、Ａ地点からＢ地点に向かう探索においてリンクが探索される可能性が高く、Ｂ地点からＡ地点に向かう探索においてリンクが探索される可能性が低い領域となる。同様に、第二判定領域Ｓｂは、Ｂ地点からＡ地点に向かう探索においてリンクが探索される可能性が高く、Ａ地点からＢ地点に向かう探索においてリンクが探索される可能性が低い領域となる。一方、重なり領域Ｓ３は、Ａ地点及びＢ地点のどちらから探索を開始した場合でも、リンクが探索される可能性が同程度となる。
これらの第一判定領域Ｓａ及び第二判定領域Ｓｂの面積は、Ａ地点及びＢ地点の距離により、その大きさが変化し、Ａ地点及びＢ地点の距離（仮想線分Ｌ１の長さ）が大きくなるほど、判定領域Ｓａ，Ｓｂの面積も大きくなる。また、これらの判定領域Ｓａ，Ｓｂは略同一の面積となる。
Ａ＊探索アルゴリズムを用いる場合、判定領域Ｓａ，Ｓｂの範囲は、Ａ地点からＢ地点までの距離が同じである場合、設定された地点によらず、ほぼ同じ範囲となる。したがって、例えば、地点間の距離と、各地点に対する判定領域Ｓａ，Ｓｂをそれぞれサーバ記憶部１２に記憶しておく。これにより、任意のスタート地点Ｐｓ及びゴール地点Ｐｇが与えられた場合に、当該スタート地点Ｐｓ及びゴール地点ＰｇをそれぞれＡ地点及びＢ地点に置き換えることで、スタート地点Ｐｓ及びゴール地点Ｐｇに対して判定領域Ｓａ，Ｓｂを容易に割り当てることが可能となる。

図５は、地図に対して設定されたスタート範囲及びゴール範囲を示す図である。
図５を用いて、ステップＳ２４の処理をより具体的に説明する。範囲設定手段１３３は、ステップＳ２３において算出されたスタート地点Ｐｓからゴール地点Ｐｇまでの距離に基づいて、２地点Ｐｓ，Ｐｇに対して適用する判定領域Ｓａ，Ｓｂをサーバ記憶部１２から読み出す。そして、これらの判定領域Ｓａ，Ｓｂを、図５に示すように、スタート地点Ｐｓ及びゴール地点Ｐｇに適用する（重ね合せる）。そして、スタート地点Ｐｓ及びゴール地点Ｐｇに対して重ね合せた判定領域Ｓａ，Ｓｂを含む地図メッシュ３１を、スタート範囲ＡＲｓ及びゴール範囲ＡＲｇとして設定する。
なお、ここでは、サーバ記憶部１２に予め地点間の距離に対応する判定領域Ｓａ，Ｓｂの範囲を記憶しておき、これをスタート地点Ｐｓ及びゴール地点Ｐｇに当てはめたが、これに限られない。例えば、スタート地点Ｐｓ及びゴール地点Ｐｇが与えられた際に、ステップＳ２３により算出される地点間距離、及び各地点を結ぶ仮想線分Ｌ１の方向に基づいて、判定領域Ｓａ，Ｓｂを算出し、スタート範囲ＡＲｓ及びゴール範囲ＡＲｇを設定してもよい。

次に、比較手段１３４は、ステップＳ２３において設定したスタート範囲ＡＲｓの各地図メッシュ３１に含まれるリンクの総和を算出する。同様に、ゴール範囲ＡＲｇの各地図メッシュ３１に含まれるリンクの総和を算出する（ステップＳ２５）。
そして、比較手段１３４は、スタート範囲ＡＲｓに含まれるリンクの総和が、ゴール範囲ＡＲｇに含まれるリンクの総和以下であるか否かを判定する（ステップＳ２６）。

（経路探索処理）
ステップＳ２６において、スタート範囲ＡＲｓのリンクの総和がゴール範囲ＡＲｇのリンクの総和以下であると判定された場合（Ｙｅｓと判定された場合）、スタート地点Ｐｓを探索開始位置に設定し、ゴール地点Ｐｇを探索目標位置に設定する（ステップＳ２７）。
そして、探索手段１３５は、設定された探索開始位置から探索目標位置までの最短経路をＡ＊探索アルゴリズムを用いて探索する（ステップＳ２８）。
このステップＳ２８では、探索手段１３５は、各リンクに関連付けられた進行規制データを読み込み、進行規制データの進行方向に基づいた経路の探索を実施する。つまり、進行規制データとして、通行規制が有る旨が記録されている場合、その規制方向の通りに経路探索を実施する。例えば、進行規制データとして、順方向に対して通行可能であるが、逆方向に対して通行不可能である（一方通行である）旨が記録されている場合、当該リンクを順方向で通る経路を探索し、逆方向で通る経路は探索対象から外す。

一方、ステップＳ２６において、ゴール範囲ＡＲｇのリンクの総和が少ないと判定された場合（Ｎｏと判定された場合）、ゴール地点Ｐｇを探索開始位置に設定し、スタート地点Ｐｓを探索目標位置に設定する（ステップＳ２９）。
そして、探索手段１３５は、設定された探索開始位置から探索目標位置までの最短経路をＡ＊探索アルゴリズムを用いて探索する（ステップＳ３０）。
このステップＳ３０では、探索手段１３５は、各リンクに関連付けられた進行規制データを読み込み、進行規制データとして通行規制が有る旨が記録されている場合、その規制方向を逆転させた経路探索を実施する。例えば、進行規制データとして、順方向に対して通行可能であるが、逆方向に対して通行不可能である（一方通行である）旨が記録されている場合、当該リンクを逆方向で通る経路を探索し、順方向で通る経路は探索対象から外す。すなわち、ゴール地点からスタート地点までをバック移動した経路が探索されることになり、これは、スタート地点からゴール地点までを交通規制に従って移動した経路となる。
以上により、図５に示すような最短経路Ｋが探索される。

（経路案内表示）
この後、サーバ装置１０は、探索された最短経路Ｋ（最短経路データ）を端末装置２０に送信する（ステップＳ３１）
端末装置２０の経路表示手段２５３は、サーバ装置１０から送信された最短経路Ｋを受信すると（ステップＳ１４）、表示部２１に表示されている地図上に、受信した最短経路Ｋを重ねて表示させる（ステップＳ１５）。

［本実施形態の作用効果］
本実施形態の経路探索システム１では、サーバ装置１０のサーバ記憶部１２に地図３０が記録され、当該地図３０は、ノード及びリンクを有する複数の地図メッシュ３１を有する。そして、サーバ装置１０において、地点取得手段１３１によりスタート地点Ｐｓ及びゴール地点Ｐｇが取得されると、範囲設定手段１３３は、面積が略同一となるスタート地点Ｐｓを含むスタート範囲ＡＲｓ、及びゴール地点Ｐｇを含むゴール範囲ＡＲｇを設定し、比較手段１３４は、これらの範囲ＡＲｓ、ＡＲｇのそれぞれに含まれるリンクの総和を比較する。そして、探索手段１３５は、比較手段１３４により比較されたリンクの総和が少ない一方を探索開始位置とし、他方を探索目標位置として経路の探索を実施する。
一般に、経路探索を実施する場合、図４に示すように、探索開始位置側の探索範囲が広くなる。したがって、上記のように、リンクの本数が少ない（道路の密集度が小さい）一方側を探索開始位置とすることで、探索開始初期における探索処理の負荷を効果的に軽減することができ、探索処理に係る処理時間も短縮することができる。

本実施形態では、範囲設定手段１３３は、スタート地点Ｐｓに対して第一判定領域Ｓａを適用し、これに対応した地図メッシュ３１をスタート範囲ＡＲｓとし、ゴール地点Ｐｇに対して第二判定領域Ｓｂを適用し、これに対応した地図メッシュ３１をゴール範囲ＡＲｇとしている。
ここで、スタート範囲ＡＲｓは、スタート地点Ｐｓよりもゴール地点Ｐｇから遠ざかる範囲を含み、ゴール範囲ＡＲｇは、ゴール地点Ｐｇよりもスタート地点Ｐｓから遠ざかる範囲を含む。また、第一判定領域Ｓａに対応したスタート範囲ＡＲｓは、スタート地点Ｐｓを探索開始位置として探索手段１３５により実際に探索処理を行った際に、探索処理の開始時点で探索される可能性が高い範囲となる。第二判定領域Ｓｂに対応したゴール範囲ＡＲｇは、ゴール地点Ｐｇを探索開始位置として探索手段１３５により実際に探索処理を行った際に、探索処理の開始時点で探索される可能性が高いリンクとなる。
したがって、これらの範囲ＡＲｓ、ＡＲｇを比較することで、探索開始時に係る負荷がどちらの方が大きいかをより確実に判定することができる。

また、地図３０は、複数の地図メッシュ３１に分割されており、かつ、各地図メッシュ３１毎に当該地図メッシュ３１に含まれるリンクの数が関連付けられている。このため、上述のように、スタート範囲ＡＲｓ及びゴール範囲ＡＲｇに対応した地図メッシュ３１が特定されると、容易にこれらの範囲に含まれるリンクの総和を算出することができる。これにより、比較手段１３４による処理においても処理負荷の軽減を図れる。

本実施形態では、道路の進行規制を含む進行規制データがリンクに関連付けられている。そして、探索手段１３５は、ゴール地点Ｐｇを探索開始位置として探索処理を実施する場合に、進行規制データとして通行規制が有る旨が記録されていれば、その規制方向を逆転させた経路探索を実施する。
これにより、ゴール地点を探索開始位置とした場合でも、スタート地点から出発してゴール地点に到達する最短経路を精度よく探索することができる。

［変形例］
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲で、以下に示される変形をも含むものである。
［変形例１］
上記実施形態では、経路探索システム１を例示し、サーバ装置１０が経路探索装置に相当する例を示したがこれに限定されない。
例えば、端末装置２０を経路探索装置として機能させてもよい。この場合、端末装置２０の端末制御部２５に、上記実施形態におけるサーバ記憶部１２に記憶されていた地図データを記憶させる。また、端末制御部２５は、端末記憶部２４に記憶されたプログラムを読み込み実行することで、地点取得手段、距離算出手段、範囲設定手段、比較手段、及び探索手段として機能する。これにより、上記実施形態と同様に、処理負荷を軽減し、探索処理に係る時間を短縮した経路探索を実施することができる。

［変形例２］
上記実施形態において、探索手段１３５により、Ａ＊探索アルゴリズムを実施する例を示したが、これに限定されない。例えば、探索手段１３５は、ダイクストラ探索アルゴリズムに基づいた経路探索を実施してもよい。
図６は、ダイクストラ探索アルゴリズムを用いて、Ａ地点及びＢ地点間の経路探索を実施した際の探索範囲を示す図である。ダイクストラ探索アルゴリズムは、図６に示すように、Ａ地点からＢ地点に向かう探索を行った場合は、Ａ地点を中心とした円範囲内に放射状に探索が実施される（図６における第一探索領域Ｓ１´）。また、Ｂ地点からＡ地点に向かう探索を行った場合は、Ｂ地点を中心とした円範囲内に放射状に探索が実施される（図６における第二探索領域Ｓ２´）。この場合、範囲設定手段１３３は、図６に示すように、第一探索領域Ｓ１´のうち重なり領域Ｓ３´を除いた第一判定領域Ｓａ´、及び第二探索領域Ｓ２´のうち重なり領域Ｓ３´を除いた第二判定領域Ｓｂ´に対応したスタート範囲ＡＲｓ及びゴール範囲ＡＲｇを設定すればよい。

［変形例３］
上記実施形態では、略三日月状となる判定領域Ｓａ，Ｓｂに対応したスタート範囲ＡＲｓ及びゴール範囲ＡＲｇを設定したが、これに限定されない。
例えば、範囲設定手段１３３は、スタート地点Ｐｓから所定距離内の円範囲をスタート範囲とし、ゴール地点Ｐｇから所定距離範囲内の円範囲をゴール範囲として設定してもよい。
この際、範囲設定手段１３３は、スタート範囲及びゴール範囲の面積比率が、所定の比率範囲（例えば０．９〜１．１）内となるように、各範囲を設定する。つまり、スタート範囲の面積と、ゴール範囲の面積とが略同一となる。
これにより、スタート地点が探索開始位置として設定された場合の探索初期段階での処理負荷、ゴール地点が探索開始位置として設定された場合の探索初期段階での処理負荷をそれぞれ適正に比較することができる。

この場合でも、上記実施形態のように、スタート地点からゴール地点までの距離に応じて、距離が長くなるに従って、スタート範囲及びゴール範囲の面積を大きくすることが好ましい。つまり、スタート地点及びゴール地点の距離が長くなるにしたがって、経路が探索される範囲も大きくなる。したがって、上記のように、距離に応じて、各範囲の面積を増減させることで、探索初期段階に係る処理負荷を適正に比較することができる。

なお、上記実施形態のように、Ａ＊探索アルゴリズムを利用した経路探索の探索領域Ｓ１，Ｓ２に基づいて判定領域Ｓａ，Ｓｂを設定する場合では、必然的にＡ地点及びＢ地点の距離が長くなるに従って判定領域Ｓａ，Ｓｂの面積も大きくなる。
これに対して上記のように、スタート地点Ｐｓやゴール地点Ｐｇから所定の円範囲内をスタート範囲及びゴール範囲とする場合等では、例えば、スタート範囲及びゴール範囲の面積を一定にしてもよい。ただし、距離が長くなるにしたがって、実際に実施される探索範囲も大きくなるため、一定面積のスタート範囲及びゴール範囲を設定する場合では、探索初期段階に係る処理負荷の比較精度が低下する。したがって、上述のように、距離に応じて、スタート範囲及びゴール範囲の面積を増減させることが好ましい。

［変形例４］
さらに、上記実施形態では、スタート地点Ｐｓ及びゴール地点Ｐｇの距離に関わらず、スタート範囲ＡＲｓ及びゴール範囲ＡＲｇを設定し、リンク数を比較する処理を実施したが、これに限定されない。
例えば、スタート地点Ｐｓ及びゴール地点Ｐｇの距離（直線距離）が予め設定された第一距離以上である場合に、上記実施形態と同様の処理を実施し、第一距離未満である場合は、スタート範囲ＡＲｓ及びゴール範囲ＡＲｇの設定、及び各範囲ＡＲｓ、ＡＲｇにおけるリンク数の比較を実施せず、スタート地点Ｐｓを探索開始位置、ゴール地点Ｐｇを探索目的位置として、経路探索を実施してもよい。つまり、２地点間の距離が短距離であり、スタート範囲ＡＲｓやゴール範囲ＡＲｇが、例えば２００ｍ四方に収まる場合、範囲が狭すぎるために、当該範囲における道路の密集度が不適切な値となることがある。また、このような場合では、リンク数の比較処理を実施し、探索開始位置を設定した後に経路探索を実施するよりも、スタート地点及びゴール地点が与えられた時点で、スタート地点を探索開始位置、ゴール地点を探索目標位置として経路探索を実施する方が、処理時間が短くなる場合もある。
したがって、上記のように、スタート地点Ｐｓ及びゴール地点Ｐｇの距離が第一距離未満である場合に、即座に探索手段１３５による探索を実施し、第一距離以上である場合に、上記実施形態に示した経路探索処理を実施することで、処理時間の効率化を適切に図ることができる。

［変形例５］
スタート地点Ｐｓ及びゴール地点Ｐｇの距離（直線距離）が予め設定された所定の第二距離以上である場合に、判定領域Ｓａ，Ｓｂに対応した複数の地図メッシュ３１のうち、いくつかを間引いた領域をスタート範囲ＡＲｓ及びゴール範囲ＡＲｇに設定してもよい。
つまり、スタート地点Ｐｓ及びゴール地点Ｐｇの距離が長い場合では、判定領域Ｓａ，Ｓｂの面積も大きくなる。このような場合、判定領域Ｓａ，Ｓｂに重なる全ての地図メッシュ３１をスタート範囲ＡＲｓ及びゴール範囲ＡＲｇとした場合も、例えば判定領域Ｓａ，Ｓｂに重なる地図メッシュ３１のうち、１つおき間隔（千鳥格子状）となる地図メッシュ３１をスタート範囲ＡＲｓ及びゴール範囲ＡＲｇとした場合も、リンク数の比較結果に大きな差が生じない。この場合、リンク数の総和を算出する処理時間を短縮することが可能となり、経路探索処理に係るトータル処理時間を短縮することができる。

［変形例６］
上記実施形態では、範囲設定手段１３３は、判定領域Ｓａ，Ｓｂが含まれる地図メッシュ３１をスタート範囲ＡＲｓ及びゴール範囲ＡＲｇをとして設定したが、これに限定されない。
例えば、範囲設定手段１３３は、スタート地点Ｐｓ及びゴール地点Ｐｇに対して判定領域Ｓａ，Ｓｂを適用した際の地図上の略三日月状の領域をスタート範囲ＡＲｓ及びゴール範囲ＡＲｇとして設定してもよい。この場合、各範囲ＡＲｓ，ＡＲｇの境界部分が、地図メッシュ３１内に現れる場合があり、その場合は、各地図メッシュ３１において、スタート範囲ＡＲｓ内に含まれる部分のリンクの数、ゴール範囲ＡＲｇ内に含まれる部分のリンクの数をそれぞれ求めればよい。

また、判定領域Ｓａ，Ｓｂの境界部分が、地図メッシュ３１内に現れる場合、当該地図メッシュ３１において、各範囲ＡＲｓ，ＡＲｇが含まれる割合に応じて地図メッシュ３１を選択するか否かを判定してもよい。例えば、地図メッシュ３１において、第一判定領域Ｓａに含まれる面積が全体の５割以上である場合、当該地図メッシュ３１をスタート範囲ＡＲｓに設定する等の処理を行ってもよい。

［変形例７］
上記実施形態では、地図メッシュ３１が緯度経度によって分割される例を示すが、これに限定されない。すなわち、緯度経度により地図３０を複数の地図メッシュ３１に分割する場合、緯度が大きい場所では、地図メッシュ３１の形状は略台形状となる。これに対して、各地図メッシュの形状をそれぞれ矩形状に揃えた地図を用いてもよい。

［変形例８］
上記実施形態では、スタート範囲ＡＲｓとゴール範囲ＡＲｇとに含まれる地図メッシュ３１の数が同数となる例を示したが、これに限定されない。例えば、緯度が大きく異なる２地点間の経路を探索する場合では、スタート範囲ＡＲｓとゴール範囲ＡＲｇに含まれる地図メッシュ３１の数が異なっていてもよい。すなわち、低緯度の地点では、地図メッシュ３１の形状が矩形状となり、高緯度に向かう程地図メッシュ３１の形状が台形状に近づく。したがって、低緯度の地図メッシュ３１に比べて高緯度の地図メッシュ３１の面積が小さくなる。この場合、道路の密集度が同程度であっても、各地図メッシュ３１に含まれるリンクの数も異なってくる。
したがって、例えば、範囲設定手段１３３は、スタート地点Ｐｓ及びゴール地点Ｐｇの緯度を検出し、検出した緯度の差に応じて、スタート範囲ＡＲｓやゴール範囲ＡＲｇに対応する地図メッシュ３１の数を増減させてもよい。この場合、スタート範囲ＡＲｓ及びゴール範囲ＡＲｇの実際の面積がほぼ同程度となるように、各範囲ＡＲｓ、ＡＲｇに含まれる地図メッシュ３１の数を調整することが好ましい。

［変形例９］
上記実施形態では、探索手段１３５は、ゴール地点を探索開始位置として探索処理を実施する場合に、進行規制データの進行規制を反転させて経路探索を実施した。これに対して、例えば、徒歩による移動経路を探索する場合等においては、進行規制データに関係なく、ゴール地点からスタート地点に向かう経路を探索してもよい。

［変形例１０］
上記実施形態において、比較手段１３４は、スタート範囲ＡＲｓ及びゴール範囲ＡＲｇのそれぞれに含まれるリンクの総和を比較する例を示したが、これに限定されない。例えば、比較手段１３４は、各範囲ＡＲｓ、ＡＲｇに含まれるノードの総和を比較してもよい。また、上記したように、緯度が大きく異なり、スタート範囲ＡＲｓに含まれる各地図メッシュ３１の面積と、ゴール範囲ＡＲｇに含まれる各地図メッシュ３１の面積が異なる場合では、比較手段１３４は、リンクの総和（又はノードの総和）をスタート範囲ＡＲｓ又はゴール範囲ＡＲｇの面積で割った、単位面積当たりのリンク数（ノード数）を比較してもよい。

［変形例１１］
また、上記実施形態において、ハードウェアであるサーバ記憶部１２及びサーバ制御部１３が、サーバ記憶部１２に記憶されたプログラム（ソフトウェア）を読み出して実行することで、地点取得手段１３１、距離算出手段１３２、範囲設定手段１３３、比較手段１３４、探索手段１３５として機能する例を示したがこれに限定されない。例えば、ＩＣチップ等のハードウェア構成により、地点取得手段、距離算出手段、範囲設定手段、比較手段、探索手段が実現される構成などとしてもよい。

その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。

１…経路探索システム、１０…サーバ装置、１１…サーバ通信部、１２…サーバ記憶部、１３…サーバ制御部、２０…端末装置、２１…表示部、２２…入力操作部、２３…端末通信部、２４…端末記憶部、２５…端末制御部、３０…地図、３１…地図メッシュ、１３１…地点取得手段、１３２…距離算出手段、１３３…範囲設定手段、１３４…比較手段、１３５…探索手段、２５１…地点設定手段、２５２…地図表示手段、２５３…経路表示手段、ＡＲｇ…ゴール範囲、ＡＲｓ…スタート範囲、Ｋ…最短経路、Ｌ１…仮想線分、Ｐｇ…ゴール地点、Ｐｓ…スタート地点、Ｓ１…第一探索領域、Ｓ１´…第一探索領域、Ｓ２…第二探索領域、Ｓ２´…第二探索領域、Ｓ３…重なり領域、Ｓ３´…重なり領域、Ｓａ…第一判定領域、Ｓａ´…第一判定領域、Ｓｂ…第二判定領域、Ｓｂ´…第二判定領域。

Claims (9)

1. 道路の交差点に対応したノード、及び交差点間を接続する道路に対応したリンクを含む地図データを記憶した地図記憶手段と、
   前記地図データ上に設定されたスタート地点及びゴール地点を取得する地点取得手段と、
   前記スタート地点を含むスタート範囲、及び前記ゴール地点を含むゴール範囲における前記ノードの数又は前記リンクの数を比較する比較手段と、
   前記スタート範囲及び前記ゴール範囲において、前記ノードの数又は前記リンクの数が少ない一方の範囲の地点を探索開始位置とし、他方の範囲の地点を探索目標位置とした経路を探索する探索手段と、
   を備えたことを特徴とする経路探索装置。
2. 請求項１に記載の経路探索装置において、
   前記スタート地点を含む前記スタート範囲、及び前記ゴール地点を含む前記ゴール範囲を、前記スタート範囲の面積及び前記ゴール範囲の面積の比率が所定の比率範囲以内となるように設定する範囲設定手段を備えた
   ことを特徴とする経路探索装置。
3. 請求項２に記載の経路探索装置において、
   前記範囲設定手段は、前記スタート地点から前記ゴール地点までの距離が長くなるに従って、前記スタート範囲及び前記ゴール範囲の面積を大きくする
   ことを特徴とする経路探索装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載の経路探索装置において、
   前記探索手段による探索処理のアルゴリズムを用いて第一地点から第二地点までの経路を探索した際の経路探索範囲を第一探索領域とし、前記アルゴリズムを用いて前記第二地点から前記第一地点までの経路を探索した際の経路探索範囲を第二探索領域とし、前記第一探索領域のうち前記第二探索領域と重なる領域を除いた領域を第一判定領域とし、前記第二探索領域のうち前記第一探索領域と重なる領域を除いた領域を第二判定領域として、前記第一地点及び前記第二地点の距離に対する前記第一判定領域及び前記第二判定領域を記憶する領域記憶手段を備え、
   前記範囲設定手段は、前記領域記憶手段から、前記スタート地点及び前記ゴール地点の地点間の距離に対応する前記第一判定領域及び前記第二判定領域を取得し、前記スタート地点を前記第一地点に置き換えて前記第一判定領域を前記スタート範囲として設定し、前記ゴール地点を前記第二地点に置き換えて前記第二判定領域を前記ゴール範囲として設定する
   ことを特徴とする経路探索装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の経路探索装置において、
   前記地図データは、複数の地図メッシュに分割され、かつ、各地図メッシュ毎に当該地図メッシュに含まれる前記ノードの数又は前記リンクの数が関連付けられており、
   前記比較手段は、前記スタート範囲を含む地図メッシュの前記ノードの数又は前記リンクの数と、前記ゴール範囲を含む地図メッシュにおける前記ノードの数又は前記リンクの数とを比較する
   ことを特徴とする経路探索装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の経路探索装置において、
   前記リンクには、道路の進行規制を含む進行規制データが関連付けられ、
   前記探索手段は、前記ゴール地点を前記探索開始位置として設定した場合、前記道路の進行規制を反転させて経路を探索する
   ことを特徴とする経路探索装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の経路探索装置と、前記経路探索装置と通信可能に接続された端末装置と、を備えた経路探索システムであって、
   前記端末装置は、
   前記スタート地点及び前記ゴール地点を設定する地点設置手段と、
   前記端末装置の前記探索手段により探索された前記経路を表示する表示手段と、
   を備えたことを特徴とする経路探索システム。
8. コンピューターにより地図上の２点間の経路を探索する経路探索方法であって、
   前記コンピューターは、道路の交差点に対応したノード、及び交差点間を接続する道路に対応したリンクを含む地図データを記憶した地図記憶手段と、地点取得手段と、比較手段と、探索手段と、を備え、
   前記コンピューターは、
   前記地点取得手段により、前記地図データ上に設定されたスタート地点及びゴール地点を取得し、
   前記比較手段により、前記スタート地点を含むスタート範囲及び前記ゴール地点を含むゴール範囲における前記ノードの数又は前記リンクの数を比較し、
   前記探索手段により、前記スタート範囲及び前記ゴール範囲において、前記ノードの数又は前記リンクの数が少ない一方の範囲の地点を探索開始位置とし、他方の範囲の地点を探索目標位置とした経路を探索する
   ことを特徴とする経路探索方法。
9. コンピューターを、請求項１から請求項６のいずれかに記載した経路探索装置として機能させることを特徴とした経路探索プログラム。

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