JP6647172B2 - 経路同定装置、経路同定システム及び経路同定方法 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は、プローブデータに基づいて移動経路を推定する処理を、高精度かつ低処理負担で実現することを目的とする。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。
移動端末装置とは、地球上を移動しつつプローブデータ(直ちに後記)を生成できる装置であり、自身の動力で移動するか、それとも、他の装置又は人間に携帯されて移動するかを問わない。
プローブデータとは、移動端末装置が位置する地球上の位置情報(緯度及び経度)と、位置情報が生成された時点とを含むデータである。プローブデータは、移動端末装置の時系列の移動軌跡であるとも言える。プローブデータは、通常、GPS衛星から受け取った信号に基づき、移動端末装置自身が生成する。プローブデータは、移動端末装置が移動して行く方向(北を0度として、0〜360度)を含んでもよい。仮にプローブデータが方向を含まなくても、前後2時点の位置関係によって移動していく方向を特定できる。
地図とは、地球上の緯度及び経度を2つの座標軸として有する平面であって(高さ情報を含む空間座標を用いても構わないが、本実施形態では説明のわかり易さのため、平面地図を用いて説明する)、地球上に存在する自然物及び人造物をその座標値が示す位置に描画したものである。
基準点とは、測位点に対応する地図上の地点である。本実施形態の経路同定装置は、移動端末装置を搭載した車両がある道路上の基準点を移動したと看做す。いま、測位点(x,y)を基準点(X,Y)に対応させる場合、地図上の測位点(x,y)が海上にあったとしても、地図上の基準点(X,Y)は、例えば海岸沿いの道路上にある。なお、“基準”という語は、その点を基準にして経路が探索される、という意味を含む。
マッチングとは、測位点に対応する基準点を地図上で特定する(同定する)ことである。一般に“同定する”という語は、“同じ意味を有する相当物を特定する”という意味の技術用語として使用される。基準点がマッチングされれば、基準点を繋ぐ経路をマッチングする(同定する)こともできる。本実施形態の“経路同定装置”という名称は、この意味を含む。
・○○市の領域における道路の長さの和
・○○市の領域における交差点(分岐点を含む)の数
・国道○○号線の◎◎交差点から□□交差点までの交差点の数
・○○市の領域において現在走行している車両の数
・国道○○号線の◎◎交差点から□□交差点までの間に現在走行している車両の数
・国道○○号線の◎◎交差点から□□交差点までの車線の数(車線の数が少ないほど、混雑度は大きい)
・現在の時刻(深夜の混雑度はそれ以外の混雑度より小さい)
・○○市の領域の現在の天候(一般に、雪<雨<晴の順に車両の速度は小さい。すなわち、雪>雨>晴の順に慎重度は大きい)
・国道○○号線の◎◎交差点から□□交差点までの間の現在の天候
経路同定装置は、道路密度、混雑度及び慎重度に応じて、適用すべきプローブ周期を変える。基本的には、道路密度が閾値THD未満である場合、経路同定装置は、長いプローブ周期を適用する。道路密度が閾値THD以上である場合、経路同定装置は、短いプローブ周期を適用する。
図1に沿って、道路密度とプローブ周期を説明する。図1は、上側が北である道路地図でもある。図1においては、幹線道路53が東西方向に通じている。幹線道路の北側の中央よりやや東寄りの地域は、市街地であり、他の地域に比して道路密度が高い。図1の西半分は、比較的道路密度が低い。いま、移動端末装置を搭載した車両(自動車)が、西から東に向かって走行しており、移動端末装置は、所定の時間間隔でプローブデータを生成しているとする。図1の○印55等は、測位点であり、移動端末装置が所定の時間間隔で生成した位置情報(緯度及び経度)をそのまま地図上にドットしたものである。
・図1の西半分では、交差点が少なく車両は比較的高速度でスムーズに流れていること。
・図1の東半分では、交差点が多く自然渋滞が発生し、車両の速度が落ちていること。
・当該車両以外の任意の車両が、当該経路上の基準点Pa4と基準点Pb2との間を移動した際の所要時間を複数蓄積しておく。そして、蓄積された所要時間の平均値を、推定所要時間とする。
以降では、経路同定装置が、プローブ周期の長さに応じて、基準点を2つの方法でマッチングして行く処理を、より動的に説明する。
図3(a)に沿って、プローブ周期が所定の基準に比して短い場合のマッチング方法を説明する。移動端末装置は、比較的短いプローブ周期(例えば、10秒ごと)で、時点t1、t2、t3、t4及びt5においてプローブデータを生成している。経路同定装置が各時点の測位点をそのまま地図上に表そうとすると、それらは、測位点p1、p2、p3、p4及びp5のように表される(道路上にはない)。
図3(b)に沿って、プローブ周期が所定の基準に比して長い場合のマッチング方法を説明する。移動端末装置は、比較的長いプローブ周期(例えば、40秒ごと)で、時点t1、t5及びt9においてプローブデータを取得している。経路同定装置が各時点の測位点をそのまま地図上に表そうとすると、それらは、測位点p1、p5及びp9のように表される(道路上にはない)。
いま、測位点pは、n個の道路によって囲まれるn角形のブロックの中にあるとする。n角形の辺のそれぞれに対して測位点から垂線を下ろす。するとその垂線の足Pは、その辺に含まれる点のうち、測位点からの距離が最も短い点である。n個の垂線の足が設定され、それらのそれぞれを“基準点の候補”Piと呼ぶ。なお、i=1、2、3、・・・、nである。θは、測位点において車両が移動する方向である。Θiは、i番目の基準点が存在する道路の方向である。
F1(i)=αdi(p, Pi)+βgi(θ,Θi)
ここで、α及びβは、それぞれdi(p, Pi)及びgi(θ,Θi)に対して乗算される重みであり、α+β=1、0≦α≦1及び0≦β≦1が成立している。経路同定装置が測位点の数だけ、この処理を繰り返していくと、測位点のそれぞれに対応する基準点が次々にマッチングされることになる。
(1)まず、経路同定装置は、最初の基準点について、前記したF1(i)を最小化する“i”を求める。つまり、測位点を基準点にマッチングする。
(2)経路同定装置は、2番目の基準点について、前記したF1(i)を最小化する“i”を求める。
(3)経路同定装置は、最初の基準点と2番目の基準点との間の経路について、以下のF2(j)を最小化する “j”を求める。つまり、複数の経路の候補のうちから、車両が実際に移動したと看做される経路をマッチングする。
F2(j)=tj(pa,pb,rj)
(5)経路同定装置は、2番目の基準点と3番目の基準点との間の経路について、前記したF2(j)を最小化する “j”を求める。
(6)以降、経路同定装置は、(4)及び(5)の処理を繰り返す。
右辺の第1項は、dの加重和であり、重みαを乗算されたうえで加算されるdの数は、測位点の数に等しい。右辺の第2項は、gの加重和であり、重みβを乗算されたうえで加算されるgの数は、測位点の数に等しい。右辺の第3項は、プローブ周期が長い場合におけるtの加重和であり、重みγを乗算されたうえで加算されるtの数は、測位点の数−1に等しい。γは、tj(pa,pb,rj)に対して乗算される重みであり、α+β+γ=1、0≦α≦1、0≦β≦1及び0≦γ≦1が成立している。
図4に沿って、経路同定装置の構成を説明する。経路同定装置1は、一般的なコンピュータである。経路同定装置1は、中央制御装置11、入力装置12、出力装置13、主記憶装置14、補助記憶装置15、及び、通信装置16を備える。これらはバスで接続されている。補助記憶装置15は、プローブデータ31及び地図データ32を格納している。主記憶装置14におけるプローブデータ受信部21、プローブデータ判別部22、プローブデータ収集条件設定部23、及び、マッチング部24は、プログラムである。以降の説明において、“○○部は”と動作主体を記した場合、それは、中央制御装置11が補助記憶装置15から○○部を読み出し、主記憶装置14にロードしたうえで○○部の機能(詳細後記)を実現することを意味する。
図5に沿って、処理手順を説明する。
ステップS201において、移動端末装置2のナビゲーション部41は、出発地及び目的地を通知する。具体的には、第1に、ナビゲーション部41は、ユーザが入出力装置35を介して出発地及び目的地を入力するのを受け付ける。ナビゲーション部41は、経路同定装置1から地図データ32を予め取得しておいたうえで入出力装置35に表示し、ユーザがその地図データ32上で出発地及び目的地を選択する(画面上を指で触れる)のを受け付けてもよい。
第2に、ナビゲーション部41は、出発地の位置情報及び目的地の位置情報を経路同定装置1に送信する。
第3に、プローブデータ収集条件設定部23は、注目領域のそれぞれについて、前記した道路密度(例えば領域内の交差点数)をカウントして取得する。
第4に、プローブデータ収集条件設定部23は、注目領域ごとの混雑度及び慎重度を外部サーバ4から取得する。
プローブデータ収集条件設定部23は、ステップS205の“第3”〜“第5”をすべての注目領域ごとに繰り返す。繰り返し処理が終了した段階で、プローブデータ収集条件設定部23は、注目領域ごとに補正後の閾値を保持していることになる。
(1,1,短), (1,2,短),(1,3,長),(2,1,長),・・・,
(2,2,短),・・・,(3,3,長),(3,4,短),・・・,(12,14,短)
プロープ周期指示情報は、注目領域の数に等しい“( , , )”から構成されており、それらの中の最初の成分は、図6における行を示し、2番目の成分は図6における列を示している。
(x1,y1,長,20160506 10:00:00), (x2,y2,長,20160506 10:01:00),
(x3,y3,長,20160506 10:02:00),・・・,
(x101,y101,短,20160506 11:00:00), (x102,y102,短,20160506 11:00:20), (x103,y103,短,20160506 11:00:40),・・・
・車両は、2016年5月6日10時00分00秒から11時00分40秒までの期間に、測位点(x1,y1), (x2,y2), (x3,y3),・・・,
(x101,y101), (x102,y102), (x103,y103),・・・を順に通過した。xは緯度であり、yは経度である。
・車両は、最初に、長いプローブ周期が適用される注目領域を走行し、その後、短いプローブ周期が適用される注目領域を走行した。
・測位点(x101,y101)から(x103,y103)までは、短いプローブ周期が適用されており、その結果、プローブデータは、20秒ごとに取得されている。
なお、仮に周期付きプローブデータが“短”及び“長”を有していなくても、プローブデータ判別部は、“20160506 10:00:00”のような時点の間隔を、ステップS205の“第6”で保持した周期と対応させることによって、プローブ周期を判別できる。
第2に、マッチング部24は、マッチング結果を、外部サーバ4に送信する。官公庁は、このように送信される多くのマッチング結果を蓄積し、都市計画等を立案する資料とすることができる。
その後処理手順を終了する。
前記では、移動端末装置2は、経路同定装置1からプローブ周期指示情報を受信し、受信したプローブ周期指示情報に応じてプローブ周期を変化させる例を説明した。しかしながら、移動端末装置2がプローブ周期指示情報を受信しない例も可能である。この場合、移動端末装置2が独自の判断でプローブ周期を変化させる例、及び、移動端末装置2が常に一定のプローブ周期を維持する例を想定し得る。
経路同定装置1のプローブデータ判別部22は、受信したプローブデータ31の時点の間隔を検出し、所定の閾値と比較する。比較の結果、間隔が閾値未満である場合、プローブデータ判別部22は、プローブ周期が短いと看做してプローブデータを処理する。間隔が閾値以上である場合、プローブデータ判別部22は、プローブ周期が長いと看做してプローブデータを処理する。
経路同定装置1のプローブデータ判別部22は、受信したプローブデータ31の測位点を検出し、車両が現在走行している注目領域を特定する。プローブデータ判別部22は、プローブ周期指示情報を送信せずに自身の主記憶装置14に保持しておき、プローブ周期指示情報を参照することによって現在走行中の注目領域が、“短”又は“長”のいずれに該当するかを判断する。そして、プローブデータ判別部22は、その判断結果に基づき、プローブデータを処理する。
前記では、経路同定装置1が注目領域ごとに道路密度をカウントして取得する例を説明した。しかしながら、経路同定装置1は、地図データ32のすべての領域に関連付けて道路密度を予め記憶した道路密度マップを補助記憶装置15に記憶しておいてもよい。
経路同定装置1のプローブデータ収集条件設定部23は、受信したプローブデータから移動端末装置2が移動する速度を算出し、算出した速度に応じて、プローブ周期を時間的周期とするか、それとも、距離的周期とするかを決定してもよい。例えば、速度が所定の閾値よりも小さい場合は、プローブ周期を距離的周期とし、速度が所定の閾値以上である場合は、プローブ周期を時間的周期としてもよい。
一般に、外部サーバ4からの情報は、領域ごとに得られるもの(例えば“東京23区では20cmの積雪”)、及び、道路ごとに得られるもの(例えば、“環状○号線は事故のため◎◎交差点を先頭に□□kmの渋滞”)が混在している。したがって、プローブデータ収集条件設定部23は、道路密度を注目領域ごとに算出し、補正するだけではなく、道路密度を道路ごと又は道路の区間ごとに算出し、補正してもよい。
マッチング部24は、道路密度に関係なく、単にプローブ周期の長さに応じて、マッチングの方法を変えてもよい。例えば、ある測位点とその直前の測位点との間隔が所定の閾値より短ければ、マッチング部は、プローブ周期が短い場合の方法で当該測位点をマッチングする。ある測位点とその直前の測位点との間隔が所定の閾値以上であれば、マッチング部は、プローブ周期が長い場合の方法で当該測位点をマッチングし、続いて経路をマッチングする。つまり、マッチング部24は、“一歩ごとに”いずれの方法を使用するかを決定する。
本実施形態の経路同定装置の効果は以下の通りである。
(1)経路同定装置は、プローブ周期に応じて経路をマッチングするので、処理負担が軽減される。
(2)経路同定装置は、プローブ周期が短い場合は、経路のマッチングを行わず、プローブ周期が長い場合は、プローブデータを生成する回数を減らすことにより、処理負担を軽減することができる。
(3)経路同定装置は、地図上の領域ごとに道路密度を算出し、算出した道路密度に応じてプローブ周期を変化させるので、車両の具体的な予定経路に応じて処理負担を軽減することができる。
(5)経路同定装置は、プローブ周期を決定する際に道路密度に対して適用する閾値を、混雑度及び慎重度に応じて補正するので、交通条件、自然条件等の変化にかかわらず、マッチングの精度が担保される。
(6)経路同定装置は、出発地及び目的地に基づき地図上の一部の領域についてプローブ周期を決定するので、無駄な情報処理を回避できる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆どすべての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
2 移動端末装置
3 プローブデータ収集サーバ
4 外部サーバ
5 ネットワーク
11 中央制御装置
12 入力装置
13 出力装置
14 主記憶装置
15 補助記憶装置
16 通信装置
21 プローブデータ受信部
22 プローブデータ判別部
23 プローブデータ収集条件設定部
24 マッチング部
31 プローブデータ
32 地図データ
35 入出力装置
36 主記憶装置
41 ナビゲーション部
42 プローブデータ生成部
Claims (6)
- 移動端末装置の時系列の移動軌跡であるプローブデータを前記移動端末装置から受信するプローブデータ受信部と、
前記プローブデータが生成される周期に対応した異なる方法で前記移動端末装置が実際に移動したと看做される経路をマッチングするマッチング部と、
地図上の領域における道路の密度に応じて、前記プローブデータを第1の周期で生成するべきであるか、それとも、前記プローブデータを前記第1の周期よりも長い第2の周期で生成するべきであるかを決定するプローブデータ収集条件設定部を備え、
前記マッチング部は、
前記周期が所定の基準に比して短い場合は、前記プローブデータに含まれる測位点を、地図上において前記移動端末装置が実際に移動したと看做される基準点にマッチングし、前記基準点が属する地図上の道路を、前記移動端末装置が実際に移動したと看做される経路の一部とし、
前記周期が所定の基準に比して長い場合は、前記測位点を前記基準点にマッチングし、かつ、複数の前記基準点間を結ぶ複数の経路の候補のうちから前記移動端末装置が実際に移動したと看做される経路をマッチングし、
前記プローブデータが前記第1の周期で生成された場合は、前記測位点と前記基準点の候補との距離、及び、前記測位点において前記移動端末装置が移動する方向と前記基準点の候補が属する道路の方向との角度差に基づき、前記測位点を前記基準点にマッチングし、
前記プローブデータが前記第2の周期で生成された場合は、前記距離及び前記角度差に基づき、前記測位点を前記基準点にマッチングし、前記経路の候補の所要時間に基づき、前記経路をマッチングすること、
を特徴とする経路同定装置。 - 前記プローブデータ収集条件設定部は、
前記道路密度を、前記移動端末装置が移動する地図上の領域ごとに算出し、
前記プローブデータを、前記第1の周期で生成するべきであるか、それとも、前記第2の周期で生成するべきであるかを、前記領域ごとに決定すること、
を特徴とする請求項1に記載の経路同定装置。 - 前記プローブデータ収集条件設定部は、
前記プローブデータを生成するべき周期を決定する際に、前記周期の長短を決定する基準となる閾値を前記道路の密度に適用し、
混雑度及び自然条件に基づいて、前記閾値の値を補正すること、
を特徴とする請求項2に記載の経路同定装置。 - 前記プローブデータ収集条件設定部は、
前記移動端末装置から、出発地及び目的地を受け付け、
前記受け付けた出発地及び目的地に基づき、前記地図上の一部の領域について、前記プローブデータを生成するべき周期を決定すること、
を特徴とする請求項3に記載の経路同定装置。 - 自身の時系列の移動軌跡であるプローブデータを経路同定装置に送信する移動端末装置と、
前記プローブデータを受信し、
前記プローブデータが生成される周期に対応した異なる方法で前記移動端末装置が実際に移動したと看做される経路をマッチングし、
地図上の領域における道路の密度に応じて、前記プローブデータを第1の周期で生成するべきであるか、それとも、前記プローブデータを前記第1の周期よりも長い第2の周期で生成するべきであるかを決定する前記経路同定装置と、
を備え、
前記経路同定装置は、
前記周期が所定の基準に比して短い場合は、前記プローブデータに含まれる測位点を、地図上において前記移動端末装置が実際に移動したと看做される基準点にマッチングし、前記基準点が属する地図上の道路を、前記移動端末装置が実際に移動したと看做される経路の一部とし、
前記周期が所定の基準に比して長い場合は、前記測位点を前記基準点にマッチングし、かつ、複数の前記基準点間を結ぶ複数の経路の候補のうちから前記移動端末装置が実際に移動したと看做される経路をマッチングし、
前記プローブデータが前記第1の周期で生成された場合は、前記測位点と前記基準点の候補との距離、及び、前記測位点において前記移動端末装置が移動する方向と前記基準点の候補が属する道路の方向との角度差に基づき、前記測位点を前記基準点にマッチングし、
前記プローブデータが前記第2の周期で生成された場合は、前記距離及び前記角度差に基づき、前記測位点を前記基準点にマッチングし、前記経路の候補の所要時間に基づき、前記経路をマッチングすること、
を特徴とする経路同定システム。 - 経路同定装置のプローブデータ受信部は、
移動端末装置の時系列の移動軌跡であるプローブデータを前記移動端末装置から受信し、
前記経路同定装置のマッチング部は、
前記プローブデータが生成される周期に対応した異なる方法で前記移動端末装置が実際に移動したと看做される経路をマッチングし、
前記経路同定装置のプローブデータ収集条件設定部は、
地図上の領域における道路の密度に応じて、前記プローブデータを第1の周期で生成するべきであるか、それとも、前記プローブデータを前記第1の周期よりも長い第2の周期で生成するべきであるかを決定し、
前記マッチング部は、さらに、
前記周期が所定の基準に比して短い場合は、前記プローブデータに含まれる測位点を、地図上において前記移動端末装置が実際に移動したと看做される基準点にマッチングし、前記基準点が属する地図上の道路を、前記移動端末装置が実際に移動したと看做される経路の一部とし、
前記周期が所定の基準に比して長い場合は、前記測位点を前記基準点にマッチングし、かつ、複数の前記基準点間を結ぶ複数の経路の候補のうちから前記移動端末装置が実際に移動したと看做される経路をマッチングし、
前記プローブデータが前記第1の周期で生成された場合は、前記測位点と前記基準点の候補との距離、及び、前記測位点において前記移動端末装置が移動する方向と前記基準点の候補が属する道路の方向との角度差に基づき、前記測位点を前記基準点にマッチングし、
前記プローブデータが前記第2の周期で生成された場合は、前記距離及び前記角度差に基づき、前記測位点を前記基準点にマッチングし、前記経路の候補の所要時間に基づき、前記経路をマッチングすること、
を特徴とする経路同定装置の経路同定方法。
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