JP7048444B2 - 経路探索システムおよび経路探索プログラム - Google Patents

Description

本発明は、経路探索システムおよび経路探索プログラムに関する。

合流退出道路における車線変更の困難性に基づいて走行評価コストを設定する技術が知られている（特許文献１、参照。）。特許文献１において、合流退出道路の合流地点において右側のリンクから合流し、合流退出道路の退出地点（終点）において左側の別のリンクに退出する場合の走行評価コストが設定されている（特許文献１の図４）。具体的に、合流退出道路において右端の車線から左端の車線までの車線変更の困難性に基づいて走行評価コストが設定されている。

特開２００８－３９４８０号公報

しかしながら、必ずしも端の車線から反対側の端の車線まで車線変更が行われるとは限らないという問題があった。例えば、合流退出道路に対して右側から進入可能なリンクが２車線のリンクであり、この２車線がそのまま合流退出道路の右側２車線に接続している場合、右側から２番目の車線から左側に車線変更を行えば済むという場合も生じ得る。このような場合に、合流退出道路の端から端までの全車線数に基づいて走行評価コストを設定すると、走行評価コストが大きくなる過ぎるという問題があった。
本発明は、前記課題にかんがみてなされたもので、進入リンクと接続リンクと退出リンクとを順に走行する場合におけるレーン変更のコストを適切に設定できる技術を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明の経路探索システムは、進入リンクと接続リンクと退出リンクとを順に走行する経路の経路コストを設定するにあたり、道路の幅方向の順に数えたレーン番号が１～Ｎ番目（Ｎは２以上の整数）のレーンを有する接続リンクのレーンのうち、進入リンクからレーン変更することなく進入できるレーンである進入レーンと、レーン変更することなく退出リンクに退出できるレーンである退出レーンとを取得するレーン構造取得部と、進入レーンのレーン番号が１～Ｍ番目（Ｍは１以上かつＮ未満の整数）であり、かつ、退出レーンのレーン番号が（Ｎ－Ｓ＋１）～Ｎ番目（Ｓは１以上かつＮ未満の整数）である場合に、レーン番号がＭ番目のレーンを開始点とし、レーン番号が（Ｎ－Ｓ＋１）番目のレーンを終了点とするレーン変更の困難度を示すコストを加算する経路コスト設定部と、経路コストに基づいて最適な経路を探索する経路探索部と、を備える。

前記の目的を達成するため、本発明の経路探索プログラムは、コンピュータを、進入リンクと接続リンクと退出リンクとを順に走行する経路の経路コストを設定するにあたり、道路の幅方向の順に数えたレーン番号が１～Ｎ番目（Ｎは２以上の整数）のレーンを有する接続リンクのレーンのうち、進入リンクからレーン変更することなく進入できるレーンである進入レーンと、レーン変更することなく退出リンクに退出できるレーンである退出レーンとを取得するレーン構造取得部、進入レーンのレーン番号が１～Ｍ番目（Ｍは１以上かつＮ未満の整数）であり、かつ、退出レーンのレーン番号が（Ｎ－Ｓ＋１）～Ｎ番目（Ｓは１以上かつＮ未満の整数）である場合に、レーン番号がＭ番目のレーンを開始点とし、レーン番号が（Ｎ－Ｓ＋１）番目のレーンを終了点とするレーン変更の困難度を示すコストを加算する経路コスト設定部、経路コストに基づいて最適な経路を探索する経路探索部、として機能さる。

以上説明した本発明の構成において、接続リンクは、レーン番号が１～Ｎ番目のレーンを備えるが、そのうち１～Ｍ番目のレーンがレーン変更することなく進入リンクから進入できるレーンである。また、接続リンクのレーンのうち、レーン番号が（Ｎ－Ｓ＋１）～Ｎ番目のレーンがレーン変更することなく退出リンクに退出できるレーンである。従って、Ｍ番目のレーンを開始点とし、（Ｎ－Ｓ＋１）番目のレーンを終了点とするレーン変更の困難度を示すコストを加算することにより、レーン変更することなく進入リンクから進入できるレーンと、レーン変更することなく退出リンクに退出できるレーンとを考慮したレーン変更の困難度を示すコストを加算できる。具体的に、互いに最も近い進入レーンと退出レーンによって挟まれたレーンを跨ぐレーン変更の困難度を示すコストを加算でき、幅方向における移動量が最小となるレーン変更の困難度を示すコストを加算できる。

すなわち、１番目のレーン側の進入レーンからＮ番目のレーン側の退出レーンへ向けて走行するためのレーン変更の困難度を考慮する際に、必ずしも接続リンクの端（１番目）のレーンからもう一端（Ｎ番目）のレーンまでのレーン変更の困難度を考慮しないようにすることができる。従って、レーン変更の困難度を示すコストとして過剰なコストを加算する可能性を低減できる。また、接続リンクのレーン構造（Ｍ，Ｓ）に応じて、レーン変更の開始点のレーンと終了点のレーンを動的に設定することにより、適切な経路コストを設定できる。

ここで、接続リンクはＮ個のレーンを有し、そのうちＭ個のレーンが進入レーンとなる。接続リンクのレーンのうち、Ｍ個の進入レーン以外のレーンは、進入リンク以外のリンクから車両が進入可能なレーンを構成する。また、接続リンクのＮ個のレーンのうちＳ個のレーンが退出レーンとなる。接続リンクのレーンのうち、Ｓ個の退出レーン以外のレーンは、退出リンク以外のリンクへと車両がそのまま退出可能なレーンを構成する。

ここで、Ｍが２以上であれば、レーン番号が２番目以上のレーン、すなわち１番目のレーン側の端ではないレーンを開始点とするレーン変更の難易度を示すコストを経路コストに加算できる。Ｓが２以上であれば、レーン番号が（Ｎ－１）番目以下のレーン、すなわちＮ番目のレーン側の端ではないレーンを終了点とするレーン変更の難易度を示すコストを経路コストに加算できる。さらに、ＭとＳがともに２以上であれば、端ではないレーンを開始点と終了点とするレーン変更の難易度を示すコストを経路コストに加算できる。

経路探索システムのブロック図である。 図２Ａ，図２Ｂはレーン構造の模式図である。 経路探索処理のフローチャートである。 経路コスト設定処理のフローチャートである。

ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）経路探索システムの構成：
（２）経路探索処理：
（３）経路コスト設定処理：
（４）他の実施形態：

（１）経路探索システムの構成：
図１は、本発明の一実施形態にかかる経路探索システム１０の構成を示すブロック図である。経路探索システム１０は、ナビゲーションシステム１００を備えた車両と通信可能なサーバである。ナビゲーションシステム１００は、経路探索システム１０に走行予定経路の探索を要求し、経路探索システム１０から応答された走行予定経路を案内するシステムである。

図示しないが、ナビゲーションシステム１００は、走行予定経路の探索条件を指定するための入力Ｉ／Ｆと、走行予定経路の案内を出力する出力Ｉ／Ｆと、経路探索システム１０と通信を行うための通信回路と、車両の現在地を検出する測位部と、走行予定経路の案内を行うための各種演算を行うコンピュータ等を備えている。

経路探索システム１０は、制御部２０と記録媒体３０と通信部４０とを備えている。制御部２０は、ＣＰＵとＲＡＭとＲＯＭ等を備えたコンピュータであり、記録媒体３０等に記録された経路探索プログラム２１を実行する。

記録媒体３０は、地図情報３０ａを記録している。地図情報３０ａは、ノードデータとリンクデータとを含む。ノードデータは、リンク同士が接続する点であるノードの座標等を示す。３個以上のリンクが接続するノードが交差点に相当する。交差点には、合流地点と分岐地点とが含まれる。

リンクとは、道路を交差点ごとに区切った道路区間である。リンクデータは、リンクの長さや旅行時間や形状や道路種別等を示す情報である。リンクの形状は、道路区間の幅方向の中央に設定された形状補間点の座標を示す形状補間点データによって規定されている。リンクデータには、レーン構造を示すレーンデータが含まれる。リンクデータは、レーンの本数であるレーン数を示す。また、リンクデータは、リンクの始点となるノードにおいて各レーンに進入可能な他のリンクと、リンクの終点となるノードにおいて各レーンから退出可能な他のリンクとを示す。通信部４０は、車両のナビゲーションシステム１００と無線通信を行うための無線通信回路である。

次に、経路探索システム１０のソフトウェア構成を説明する。経路探索プログラム２１は、レーン構造取得モジュール２１ａと経路コスト設定モジュール２１ｂと経路探索モジュール２１ｃとを含む。レーン構造取得モジュール２１ａと経路コスト設定モジュール２１ｂと経路探索モジュール２１ｃとは、それぞれコンピュータとしての制御部２０をレーン構造取得部と経路コスト設定部と経路探索部として機能させるプログラムモジュールである。

レーン構造取得モジュール２１ａの機能により制御部２０は、進入リンクと接続リンクと退出リンクとを順に走行する経路の経路コストを設定するにあたり、道路の幅方向の順に数えたレーン番号が１～Ｎ番目（Ｎは２以上の整数）のレーンを有する接続リンクのレーンのうち、進入リンクからレーン変更することなく進入できるレーンである進入レーンと、レーン変更することなく退出リンクに退出できるレーンである退出レーンとを取得する。

レーン構造取得モジュール２１ａの機能により制御部２０は、経路コストを設定する対象の経路を取得し、当該経路上のリンクのなかから進入リンクと接続リンクと退出リンクとを取得する。退出リンクとは、経路コストを設定する対象の経路の最後（終点を含む）のリンクである。接続リンクは、退出リンクの直前に走行する経路上のリンクであって、退出リンクが分岐する分岐前のリンクである。進入リンクは、接続リンクの直前に走行する経路上のリンクであって、接続リンクに合流する合流前のリンクである。

本実施形態において、接続リンクのレーン数は一定であることとする。接続リンクは、レーン数が一定の区間であればよく、レーン数を維持したまま連続している複数のリンクによって構成されてもよい。

図２Ａ，図２Ｂは、進入リンクと接続リンクと退出リンクの模式図である。同図において、リンクＩ１，Ｉ２が直線状のリンクＣの始点のノードＮ２にて合流し、リンクＯ１，Ｏ２がリンクＣの終点のノードＮ３から分岐していることとする。リンクＣのレーン数は６であり、左側から順に数えた順番がレーン番号（１～Ｎ＝６）として付されている。

図２Ａ，図２Ｂにおいて、グレーで示す部分が経路コストを設定する対象の経路であり、経路コストを設定する対象の経路の終点がノードＮ４であることとする。制御部２０は、経路コストを設定する対象の経路の最終のリンクＯ１を退出リンクとして取得する。
ノードＮ４は、退出リンク（Ｏ１）の終点である。

制御部２０は、退出リンク（Ｏ１）の始点のノードＮ３を取得し、当該ノードＮ３を終点とする経路上のリンクＣを接続リンクとして取得する。制御部２０は、退出リンクの始点のノードＮ３から経路を出発地側に遡り、レーン数が変化（減少）するノードＮ２を接続リンク（Ｃ）の始点として取得する。そして、制御部２０は、接続リンク（Ｃ）の始点のノードＮ２に接続している経路上のリンクＩ１を進入リンクとして取得する。

以上のようにして、順に走行する進入リンク（Ｉ１）と接続リンク（Ｃ）と退出リンク（Ｏ１）とを取得すると、制御部２０は、リンクデータに基づいて、進入リンク（Ｉ１）からレーン変更することなく進入可能な接続リンク（Ｃ）のレーンを進入レーンとして取得する。さらに、制御部２０は、リンクデータに基づいて、接続リンク（Ｃ）からレーン変更することなく退出リンク（Ｏ１）に退出可能な接続リンク（Ｃ）のレーンを退出レーンとして取得する。具体的に、制御部２０は、進入レーンのレーン番号と退出レーンのレーン番号とを取得する。

本実施形態において、合流地点において合流前の複数のリンクのレーン数の合計が、合流後のリンクのレーン数と一致する。同様に、分岐地点において分岐前のリンクのレーン数が、分岐後の複数のリンクのレーン数と合計と一致する。また、リンクの途中でレーン数が変化しない。そのため、制御部２０は、進入リンク（Ｉ１）のレーン数を進入レーンのレーン数としてそのまま取得し、退出リンク（Ｏ１）のレーン数を退出レーンのレーン数として取得できる。

図２Ａ，図２Ｂにおいて、接続リンク（Ｃ）の１～Ｎ番目のレーンのうち、１～Ｍ番目（Ｍは１以上の整数）のレーンが進入レーンとなっており、（Ｎ－Ｓ＋１）～Ｎ番目（Ｓは１以上の整数）のレーンが退出レーンとなっている。具体的に、図２Ａにおいて、Ｍ＝Ｓ＝２である。図２Ｂにおいて、Ｍ＝２，Ｓ＝５である。

以下、接続リンクにおけるレーン変更のコストについて詳細に説明する。経路コスト設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、進入レーンのレーン番号が１～Ｍ番目（Ｍは１以上かつＮ未満の整数）であり、退出レーンのレーン番号が（Ｎ－Ｓ＋１）～Ｎ番目（Ｓは１以上かつＮ未満の整数）である場合に、Ｍ番目のレーンを開始点とし、（Ｎ－Ｓ＋１）番目のレーンを終了点とするレーン変更の困難度を示すコストを経路コストに加算する。

まず、制御部２０は、進入レーンのレーン番号が１～Ｍ番目であり、退出レーンのレーン番号が（Ｎ－Ｓ＋１）～Ｎ番目であるか否かを判定する。すなわち、制御部２０は、進入レーンが１番目のレーン側のレーンであり、かつ、退出レーンがＮ番目のレーン側のレーンであるか否かを判定する。つまり、制御部２０は、進入リンク（Ｉ１）と退出リンク（Ｏ１）とが互いに接続リンク（Ｃ）の幅方向の反対側のリンクとなっているか否かを判定する。進入リンク（Ｉ１）と退出リンク（Ｏ１）とが互いに接続リンク（Ｃ）の幅方向の反対側のリンクとなっている場合、接続リンク（Ｃ）を幅方向に横断するようなレーン変更が必要となっていることを意味する。なお、図２Ａ，２Ｂでは、左側が１番目のレーン側となっているが、右側が１番目のレーン側となるようにレーン番号が定義されてもよい。すなわち、進入リンク（Ｉ１）は必ずしも左側から接続リンク（Ｃ）に合流するリンクでなくてもよく、右側から接続リンク（Ｃ）に合流するリンクであってもよい。

進入レーンのレーン番号が１～Ｍ番目であり、退出レーンのレーン番号が（Ｎ－Ｓ＋１）～Ｎ番目である場合、経路コスト設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、（Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１）に応じた値をレーン変更の困難度を示すコストとして経路コストに加算する。図２Ａの例においては、Ｎ＝６，Ｍ＝Ｓ＝２であるため、制御部２０は、６－２－２＋１＝３に予め決められた比例係数を乗じた値を、レーン変更の困難度を示すコストとして経路コストに加算する。

ここで、経路コストは、コストを設定する対象の経路を構成する各リンクの区間長や旅行時間に応じた通常のリンクコストを累積したコストであり、当該コストにさらにレーン変更の困難度を示すコストが累積される。比例係数は、区間長や旅行時間に応じて累積されるリンクコストの大きさのバランスを考慮して設定される。また、通常のリンクコストは、公知の手法に基づいて設定できる。

なお、経路コスト設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、（Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１）が０以下である場合にレーン変更の困難度を示すコストを経路コストに加算しないようにする。図２Ｂの例においては、Ｎ＝６，Ｍ＝２，Ｓ＝５であり、（Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１）＝０となる。従って、図２Ｂの例においては、レーン変更の困難度を示すコストが経路コストに加算されないこととなる。さらに、経路コスト設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、接続リンク（Ｃ）の長さが基準距離（例えば１ｋｍ）よりも大きい場合にレーン変更の困難度を示すコストを経路コストに加算しないようにする。

経路探索モジュール２１ｃの機能により制御部２０は、経路コストに基づいて最適な経路を探索する。本実施形態において、制御部２０は、公知のダイクストラ法によって最適な経路を探索する。すなわち、制御部２０は、最適な経路上のノードを、当該ノードまでの経路の経路コストの小ささに基づいて出発地のノードから目的地のノードまで順に確定していくことにより、最適な経路を探索する。

以上説明した本実施形態において、接続リンク（Ｃ）は、レーン番号が１～Ｎ番目のレーンを備えるが、そのうち１～Ｍ番目のレーンがレーン変更することなく進入リンク（Ｉ１）から進入できるレーンである。また、接続リンク（Ｃ）のレーンのうち、レーン番号が（Ｎ－Ｓ＋１）～Ｎ番目のレーンがレーン変更することなく退出リンク（Ｏ１）に退出できるレーンである。従って、Ｍ番目のレーンを開始点とし、（Ｎ－Ｓ＋１）番目のレーンを終了点とするレーン変更（図２Ａの破線矢印）の困難度を示すコストを加算することにより、レーン変更することなく進入リンク（Ｉ１）から進入できるレーンと、レーン変更することなく退出リンク（Ｏ１）に退出できるレーンとを考慮したレーン変更の困難度を示すコストを加算できる。つまり、１番目のレーン側の進入リンク（Ｉ１）からＮ番目のレーン側の退出リンク（Ｏ１）へ向けて走行するためのレーン変更の困難度を考慮する際に、必ずしも接続リンク（Ｃ）の端（１番目）のレーンからもう一端（Ｎ番目）のレーンまでのレーン変更の困難度を考慮しないようにすることができる。

ここで、Ｍ番目のレーンを開始点とし、（Ｎ－Ｓ＋１）番目のレーンを終了点とするレーン変更においては、（Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１）個のレーンの幅だけ車両が幅方向に移動することとなる。また、１レーンずつレーン変更を繰り返した場合、（Ｎ－Ｓ＋１）番目のレーンを終了点とするレーン変更をするためには、（Ｎ－Ｓ＋１）回のレーン変更を行うこととなる。従って、（Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１）に応じた値をレーン変更の困難度を示すコストとして加算することにより、レーン変更における幅方向の移動量や、レーン変更の回数に適応したコストを加算することができる。

しかし、図２Ｂのように、（Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１）が０以下である場合とは、退出レーン側へのレーン変更が不要であることを意味する。そのため、そもそもレーン変更が不要である場合には、レーン変更のコストを経路コストに加算しないようにすることができる。なお、接続リンク（Ｃ）の長さが基準距離（例えば１ｋｍ）よりも大きい場合には、長い距離をかけてレーン変更を行うことができるため、レーン変更の困難度が低下する。そのため、接続リンク（Ｃ）の長さが基準距離よりも大きい場合にも、レーン変更の困難度を示すコストを経路コストに加算しないようにすることで、適切な経路コストを設定できる。

（２）経路探索処理：
図３Ａは、経路探索処理のフローチャートである。経路探索処理は、経路探索モジュール２１ｃの機能により制御部２０が実行する処理である。経路探索処理は、ナビゲーションシステム１００から出発地と目的地を示す経路探索要求を受信した場合に実行される。本実施形態の経路探索処理は、ダイクストラ法を用いて最適な経路を探索する処理である。

まず、制御部２０は、出発地と目的地のノードを取得する（ステップＳ１００）。例えば、制御部２０は、出発地や目的地に最も近いノードを出発地や目的地のノードとして取得してもよいし、出発地が存在するリンクの両端のノードのそれぞれを出発地のノードとして設定してもよい。

次に、制御部２０は、経路コストが最小の未確定ノードを確定ノードとして確定する（ステップＳ１１０）。確定ノードとは、出発地のノードから当該確定ノードまでの経路コストが最小となる経路が確定したノードを意味する。経路探索処理の初期においては、出発地のノードのみが確定ノードとして確定し、他のノードはすべて未確定ノードとなる。

次に、制御部２０は、終了条件を満足したか否かを判定する（ステップＳ１２０）。終了条件とは、各ノードまでの経路コストを設定する処理を終了するための条件である。例えば、終了条件は、出発地と目的地とを含む領域内に存在するすべてのノードが確定ノードとして確定したことであってもよいし、目的地のノードが確定ノードとして確定したことであってもよい。

終了条件を満足したと判定しなかった場合（ステップＳ１２０：Ｎ）、制御部２０は、確定ノードに隣接する隣接ノードを取得する（ステップＳ１３０）。すなわち、制御部２０は、直前のステップＳ１１０にて確定した確定ノード（以下、直前ノード）を始点とする単数または複数のリンクを取得し、当該取得した各リンクの終点のノードを隣接ノードとして取得する。

次に、制御部２０は、隣接ノードの１個を注目ノードとして選択する（ステップＳ１４０）。すなわち、制御部２０は、経路コストを算出する対象の隣接ノードを１個選択する。そして、経路コスト設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、経路コスト設定処理を実行する（ステップＳ１５０）。経路コスト設定処理を実行することにより、出発地のノードから注目ノードまでの経路の経路コストが設定される。経路コスト設定処理の詳細については後述する。

経路コスト設定処理において注目ノードまでの経路の経路コストが設定できると、制御部２０は、注目ノードの経路コストを更新する（ステップＳ１６０）。具体的に、制御部２０は、現在の注目ノードに対して過去に経路コストが記録されていなければ、直前のステップＳ１５０にて設定された経路コストを当該注目ノードに新たに記録する。一方、制御部２０は、現在の注目ノードに対して過去に経路コストが記録されていた場合、直前のステップＳ１５０にて設定された経路コストと過去に設定されていた経路コストのうち小さい方を当該注目ノードに記録する。また、制御部２０は、注目ノードの直前に経由する直前ノードを経路コストに対応付けて記録しておく。

注目ノードの経路コストを更新すると、制御部２０は、すべての隣接ノードを選択したか否かを判定する（ステップＳ１７０）。すなわち、制御部２０は、直前のステップＳ１１０にて確定した確定ノードに隣接するすべての隣接ノードを注目ノードとして選択したか否かを判定する。

すべての隣接ノードを選択したと判定しなかった場合（ステップＳ１７０：Ｎ）、制御部２０は、ステップＳ１４０に戻り、次の隣接ノードを注目ノードとし、当該注目ノードまでの経路コストを設定する処理を行う。一方、すべての隣接ノードを選択したと判定した場合（ステップＳ１７０：Ｙ）、制御部２０は、ステップＳ１１０に戻る。以上の処理を繰り返して実行することにより、各ノードについて、出発地のノードからの経路の最小の経路コストと当該ノードの直前に経由する直前ノードとを更新記録していくことができる。

最終的に、終了条件を満足したと判定した場合（ステップＳ１２０：Ｙ）、制御部２０は、最適な経路を設定する（ステップＳ１８０）。すなわち、制御部２０は、目的地のノードから直前に経由する直前ノードを順に遡ることにより、出発地から目的地までの経路コストを最小とする経路を特定し、結果として、出発地から目的地までの最適な経路を探索できる。

（３）経路コスト設定処理：
次に、出発地のノードから注目ノードまでの経路コストを設定する経路コスト設定処理について詳細に説明する。図４は、経路コスト設定処理のフローチャートである。まず、経路コスト設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、直前ノードと注目ノードとを接続するリンクのリンクコストを、直前ノードの経路コストに加算する（ステップＳ２００）。すなわち、制御部２０は、すでに記録されている直前ノードまでの経路コストに、注目ノードに到達するために新たに走行するリンクのリンクコストを加算することにより、注目ノードまでの経路コストを設定する。

次に、レーン構造取得モジュール２１ａの機能により制御部２０は、接続リンク（Ｃ）のレーン構造を取得する（ステップＳ２１０）。ここでは、図２Ａ，図２ＢのノードＮ４が注目ノードであり、ノードＮ３が直前ノードとなっている状態を例にしてステップＳ２１０以降の処理を説明する。直前ノード（Ｎ３）には、出発地のノードから直前ノード（Ｎ３）までの経路コストと、当該経路コストを設定した経路において当該直前ノード（Ｎ３）の直前に経由する１個前の直前ノード（Ｎ２）が対応付けて記録されている。また、直前ノード（Ｎ３）と注目ノード（Ｎ４）とを接続するリンクは、リンクＯ１となる。制御部２０は、注目ノードからの経路上の距離が予め決められた距離（例えば１．５ｋｍ）となる地点を含むリンクまでリンクを遡り、当該リンクのレーン構造を地図情報３０ａから取得する。

そして、レーン構造取得モジュール２１ａの機能により制御部２０は、各リンクの接続状況とレーン数とに基づいて、進入リンク（Ｉ１）と接続リンク（Ｃ）と退出リンク（Ｏ１）とを取得する。さらに、制御部２０は、接続リンク（Ｃ）のレーン構造として、進入リンク（Ｉ１）からレーン変更することなく進入可能な進入リンクのレーン番号と、レーン変更することなく退出リンク（Ｏ１）に退出可能な退出リンクのレーン番号とを取得する。

次に、経路コスト設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、進入リンク（Ｉ１）と退出リンク（Ｏ１）とが互いに接続リンク（Ｃ）の幅方向の反対側であるか否かを判定する（ステップＳ２２０）。具体的に、制御部２０は、進入レーンのレーン番号が１～Ｍ番目であり、退出レーンのレーン番号が（Ｎ－Ｓ＋１）～Ｎ番目であるか否かを判定する。すなわち、制御部２０は、進入レーンが１番目のレーン側のレーンであり、かつ、退出レーンがＮ番目のレーン側のレーンであるか否かを判定する。

進入リンク（Ｉ１）と退出リンク（Ｏ１）とが互いに接続リンク（Ｃ）の幅方向の反対側であると判定しなかった場合（ステップＳ２２０：Ｎ）、経路コスト設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、経路コスト設定処理を終了する。すなわち、制御部２０は、直前ノード（Ｎ３）までの経路コストに、注目ノード（Ｎ４）に到達するために新たに走行する退出リンク（Ｏ１）のリンクコストのみを加算した値を、注目ノード（Ｎ４）までの経路コストとして設定する。進入リンク（Ｉ１）と退出リンク（Ｏ１）とが接続リンク（Ｃ）の幅方向の同じ方向である場合には、接続リンク（Ｃ）においてレーン変更を行う必要性が低いため、制御部２０は、当該レーン変更を考慮して経路コストを設定しない。

一方、進入リンク（Ｉ１）と退出リンク（Ｏ１）とが互いに接続リンク（Ｃ）の幅方向の反対側であると判定した場合（ステップＳ２２０：Ｙ）、経路コスト設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１が０以下であるか否かを判定する（ステップＳ２３０）。すなわち、制御部２０は、接続リンク（Ｃ）において退出レーン側へのレーン変更が不要であるか否かを判定する。

Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１が０以下であると判定しなかった場合（ステップＳ２３０：Ｎ）、経路コスト設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１に比例するコストをレーン変更の困難度を示すコストとして加算する（ステップＳ２４０）。すなわち、制御部２０は、注目ノード（Ｎ４）に到達するために新たに走行する退出リンク（Ｏ１）のリンクコストだけでなく、接続リンク（Ｃ）におけるレーン変更の難易度を示すコストも直前ノード（Ｎ３）までの経路コストに加算した値を、注目ノード（Ｎ４）までの経路コストとして設定する。

一方、Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１が０以下であると判定した場合（ステップＳ２３０：Ｙ）、経路コスト設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、経路コスト設定処理を終了する。すなわち、制御部２０は、直前ノード（Ｎ３）までの経路コストに、注目ノード（Ｎ４）に到達するために新たに走行する退出リンク（Ｏ１）のリンクコストのみを加算した値を、注目ノード（Ｎ４）までの経路コストとして設定する。Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１が０以下である場合には、接続リンク（Ｃ）においてレーン変更を行う必要性が低いため、制御部２０は、当該レーン変更を考慮して経路コストを設定しないこととなる。

（４）他の実施形態：
さらに、経路コスト設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、Ｍが２以上である場合、（Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１＋Ｋ＊Ｍ）に応じた値（Ｋは０＜Ｋ＜１の係数）をレーン変更の困難度を示すコストとして経路コストに加算してもよい。例えば、図２Ａの例において、制御部２０は、進入リンク（Ｉ１）に対して車両が左折して進入する場合のＫを、進入リンク（Ｉ１）に対して車両が直進して進入する場合のＫよりも大きく設定してもよいし、進入リンク（Ｉ１）に対して車両が直進して進入する場合のＫを、進入リンク（Ｉ１）に対して車両が右折して進入する場合のＫよりも大きく設定してもよい。

さらに、ナビゲーションシステム１００が進入リンク（Ｉ１）において、Ｍ番目の進入レーンへと進入可能なレーンを推奨レーンとして案内してもよい。そして、進入リンク（Ｉ１）において推奨レーンの案内を行わない場合のＫを、進入リンク（Ｉ１）において推奨レーンの案内を行う場合のＫよりも大きく設定してもよい。

ここで、接続リンク（Ｃ）への進入時において、Ｍ個の進入レーンのうちのどのレーンを走行するかが一意に定まらない。すなわち、接続リンク（Ｃ）への進入時において、車両は１番目の進入レーンを走行する場合もあるし、Ｍ番目の進入レーンを走行する場合もありえる。従って、互いに最も近い進入レーンと退出レーンによって挟まれたレーンを跨ぐレーン変更だけでなく、最大で１番目の進入レーンからＭ番目の進入レーンまでのレーン変更が追加で必要となる場合があり得る。この追加で必要なレーン変更における幅方向の移動量は、Ｍが大きいほど長くなり得る。そのため、Ｍに比例する値だけレーン変更の困難度を示すコストを上方修正することにより、追加で必要なレーン変更を考慮したコストを経路コストに加算できる。

経路コスト設定モジュール２１ｂの機能により制御部２０は、Ｓが２以上である場合、（Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１＋Ｈ＊Ｓ）に応じた値（Ｈは０＜Ｈ＜１の係数）をレーン変更の困難度を示すコストとして経路コストに加算してもよい。例えば、図２Ａの例において、制御部２０は、過去において車両が２レーン以上の道路でＮ番目のレーン側の端（右端）のレーンを走行した確率を取得し、当該確率をＨとして設定してもよい。

ここで、退出リンク（Ｏ１）への退出時において、Ｓ個の退出レーンのうちのどのレーンを走行するかが一意に定まらない。すなわち、退出リンク（Ｏ１）への退出時において、車両はＮ番目の退出レーンを走行する場合もあるし、（Ｎ－Ｓ＋１）番目の退出レーンを走行する場合もありえる。従って、進入レーンと退出レーンによって挟まれたレーンを跨ぐレーン変更だけでなく、最大で（Ｎ－Ｓ＋１）番目の進入レーンからＮ番目の進入レーンまでのレーン変更が追加で必要となる場合があり得る。この追加で必要なレーン変更における幅方向の移動量は、Ｓが大きいほど長くなり得る。そのため、Ｓに比例する値だけレーン変更の困難度を示すコストを上方修正することにより、追加で必要なレーン変更を考慮したコストを経路コストに加算できる。

前記実施形態においては、制御部２０は、進入リンク（Ｉ１）のレーン数を進入レーンのレーン数としてそのまま取得し、退出リンク（Ｏ１）のレーン数を退出レーンのレーン数として取得したが、どのレーンが進入リンクや退出レーンに該当するかを記録したデータベースが予め用意されてもよい。例えば、リンクの途中でレーンが分岐する場合等には、進入リンクと退出レーンとを容易に特定できなくなるため、前記データベースが予め用意されてもよい。さらに、制御部２０は、Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１の値を算出しなくてもよく、Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１の値が進入リンク（Ｉ１）と接続リンク（Ｃ）と退出リンク（Ｏ１）の組み合わせごとに記録したデータベースが予め用意されてもよい。

また、制御部２０は、Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１の値のみに基づいて接続リンク（Ｃ）におけるレーン変更の難易度を示すコストを設定しなくてもよく、接続リンク（Ｃ）の形状や交通量も考慮してレーン変更の難易度を示すコストを設定してもよい。例えば、制御部２０は、接続リンク（Ｃ）の長さや旅行時間が短いほどレーン変更の難易度を示すコストを大きく上方修正してもよいし、接続リンク（Ｃ）の直線度が低いほどレーン変更の難易度を示すコストを大きく上方修正してもよいし、接続リンク（Ｃ）の平均的な交通量が多いほどレーン変更の難易度を示すコストを大きく上方修正してもよい。

さらに、進入リンクは接続リンクに合流するリンクに限られず、進入リンクは接続リンクに右左折して進入できるリンクであってもよい。同様に、退出リンクは接続リンクから分岐するリンクに限られず、退出リンクは接続リンクから右左折して退出できるリンクであってもよい。この場合、接続リンクの終点において右左折レーンとなるレーンが退出レーンとなる。また、接続リンクの始点に接続するリンクの個数は３個以上であってもよいし、接続リンクの終点に接続するリンクの個数も３個以上であってもよい。本発明は、経路コストを設定する経路探索手法において適用可能であり、当然、ダイクストラ法以外の経路探索手法においても適用可能である。

また、本発明において、経路探索システムは、経路を探索する装置であればよく、車両に搭載された車載器であってもよいし、車両に搭載されたナビゲーション装置と通信可能なサーバ等であってもよい。さらに、経路探索システムは、スマートフォン等の携帯端末であってもよい。さらに、経路探索システムは、自動運転システムに組み込まれてもよく、自動運転の経路を探索する装置であってもよい。接続リンクは２本以上のレーンを有するリンクであればよいが、長さが基準値以下である場合に、当該接続リンクにおけるレーン変更のコストが加算されるようにしてもよい。接続リンクが基準値よりも長い場合には、レーン変更のコストを加算する必要があるほどレーン変更が困難とならない可能性が高くなるからである。なお、接続リンクは、進入リンクとの接続点を始点とし、退出リンクとの接続点を終点とする道路区間であればよく、当該始点と終点との間に他のリンクが接続する交差点（合流地点，分岐地点）が存在してもよい。

進入リンクと接続リンクと退出リンクとを順に走行する経路とは、進入リンクと接続リンクと退出リンクとを順に走行する部分を含む経路であればよく、出発地から目的地までの経路であってもよい。この場合、出発地から目的地までの経路についてコストを累積する際に、接続リンクにおけるレーン変更のコストも累積されることとなる。

進入レーンは、レーン変更することなく進入リンクから進入できるレーンであり、進入リンク上のレーンと接続しているレーンである。退出レーンは、レーン変更することなく退出リンクに退出できるレーンであり、退出リンク上のレーンと接続しているレーンである。経路コスト設定部は、Ｍ番目のレーンを開始点とし、（Ｎ－Ｓ＋１）番目のレーンを終了点とするレーン変更の困難度を示すコストを設定して経路コストに加算すればよく、レーン変更の困難度を示すコストの設定手法は種々考えられ得る。例えば、経路コスト設定部は、レーン変更における幅方向の移動量が大きいほど大きいコストを設定してもよい。経路探索部は、経路コストに基づいて最適な経路を探索すればよく、経路コストが最小または上位規定個数以内の経路を探索してもよい。経路探索の手法は、ダイクストラ法等の公知の手法を用いることができる。

ここで、経路コスト設定部は、（Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１）に応じた値をレーン変更の困難度を示すコストとして経路コストに加算してもよい。Ｍ番目のレーンを開始点とし、（Ｎ－Ｓ＋１）番目のレーンを終了点とするレーン変更においては、（Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１）個のレーンの幅だけ車両が幅方向に移動することとなる。また、１レーンずつレーン変更を繰り返した場合、（Ｎ－Ｓ＋１）番目のレーンを終了点とするレーン変更をするためには、（Ｎ－Ｓ＋１）回のレーン変更を行うこととなる。従って、（Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１）に応じた値をレーン変更の困難度を示すコストとして加算することにより、レーン変更における幅方向の移動量や、レーン変更の回数に適応したコストを加算することができる。なお、（Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１）に応じた値とは、（Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１）に応じて単調増加する値であればよく、（Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１）に応じて線形的に増加する値であってもよいし、非線形的に増加する値であってもよい。

さらに、経路コスト設定部は、（Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１）が０以下である場合にレーン変更の困難度を示すコストを経路コストに加算しないようにしてもよい。ここで、（Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１）が０以下である場合とは、レーン変更が不要であることを意味する。そのため、そもそもレーン変更が不要である場合には、レーン変更のコストを経路コストに加算しないようにすることができる。

さらに、経路コスト設定部は、Ｍが２以上である場合、（Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１＋Ｋ＊Ｍ）に応じた値（Ｋは０＜Ｋ＜１の係数）をレーン変更の困難度を示すコストとして経路コストに加算してもよい。ここで、接続リンクへの進入時において、Ｍ個の進入レーンのうちのどのレーンを走行するかが一意に定まらない。すなわち、接続リンクへの進入時において、車両は１番目の進入レーンを走行する場合もあるし、Ｍ番目の進入レーンを走行する場合もありえる。従って、進入レーンと退出レーンによって挟まれたレーンを跨ぐレーン変更だけでなく、最大で１番目の進入レーンからＭ番目の進入レーンまでのレーン変更が追加で必要となる場合があり得る。この追加で必要なレーン変更における幅方向の移動量は、Ｍが大きいほど長くなり得る。そのため、Ｍに比例する値だけレーン変更の困難度を示すコストを上方修正することにより、追加で必要なレーン変更を考慮したコストを経路コストに加算できる。なお、Ｋは、比例定数であり、例えば車両が１番目側の端のレーンを走行する確率が高いほど１に近い値に設定されてもよい。当該確率は、車両の運転履歴から導出されてもよいし、進入リンクの形状や進入リンクの直前の経路等から導出されてもよい。

経路コスト設定部は、Ｓが２以上である場合、（Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１＋Ｈ＊Ｓ）に応じた値（Ｈは０＜Ｈ＜１の係数）をレーン変更の困難度を示すコストとして経路コストに加算ししてもよい。ここで、退出リンクへの退出時において、Ｓ個の退出レーンのうちのどのレーンを走行するかが一意に定まらない。すなわち、退出リンクへの退出時において、車両はＮ番目の退出レーンを走行する場合もあるし、（Ｎ－Ｓ＋１）番目の退出レーンを走行する場合もありえる。従って、進入レーンと退出レーンによって挟まれたレーンを跨ぐレーン変更だけでなく、最大で（Ｎ－Ｓ＋１）番目の進入レーンからＮ番目の進入レーンまでのレーン変更が追加で必要となる場合があり得る。この追加で必要なレーン変更における幅方向の移動量は、Ｓが大きいほど長くなり得る。そのため、Ｓに比例する値だけレーン変更の困難度を示すコストを上方修正することにより、追加で必要なレーン変更を考慮したコストを経路コストに加算できる。なお、Ｈは、比例定数であり、例えば車両がＮ番目側の端のレーンを走行する確率が高いほど１に近い値に設定されてもよい。当該確率は、車両の運転履歴から導出されてもよいし、退出リンクの形状や退出リンクの直後の経路等から導出されてもよい。

さらに、本発明のように、レーン変更をしなくても走行可能なレーンを考慮してレーン変更の困難度を示すコストを設定する手法は、プログラムや方法としても適用可能である。また、以上のようなシステム、プログラム、方法は、単独の装置として実現される場合もあれば、車両に備えられる各部と共有の部品を利用して実現される場合もあり、各種の態様を含むものである。例えば、以上のような装置を備えた経路探索システム、経路探索システムや方法、プログラムを提供することが可能である。また、一部がソフトウェアであり一部がハードウェアであったりするなど、適宜、変更可能である。さらに、装置を制御するプログラムの記録媒体としても発明は成立する。むろん、そのソフトウェアの記録媒体は、磁気記録媒体であってもよいし半導体メモリであってもよいし、今後開発されるいかなる記録媒体においても全く同様に考えることができる。

１０…経路探索システム、２０…制御部、２１…経路探索プログラム、２１ａ…レーン構造取得モジュール、２１ｂ…経路コスト設定モジュール、２１ｃ…経路探索モジュール、３０…記録媒体、３０ａ…地図情報、４０…通信部、１００…ナビゲーションシステム

Claims (8)

1. 進入リンクと接続リンクと退出リンクとを順に走行する経路の経路コストを設定するにあたり、
   道路の幅方向において、前記進入リンク側から前記退出リンク側に向かって順にレーン番号が１～Ｎ番目（Ｎは３以上の整数）のレーンを有する前記接続リンクのレーンのうち、前記進入リンクからレーン変更することなく進入できるレーンである進入レーンと、レーン変更することなく前記退出リンクに退出できるレーンである退出レーンとを取得するレーン構造取得部と、
   前記進入レーンの数が２以上の場合に、前記進入レーンの数が１の場合よりも小さいコストをレーン変更の困難度を示すコストとして前記経路コストに加算し、前記退出レーンの数が２以上の場合に、前記退出レーンの数が１の場合よりも小さいコストを、レーン変更の困難度を示すコストとして、前記経路コストに加算する経路コスト設定部と、
   前記経路コストに基づいて最適な経路を探索する経路探索部と、
   を備える経路探索システム。
2. 前記経路コスト設定部は、前記進入レーンの数が２以上の場合に、２以上の前記進入レーンのうち、１番目のレーン以外の前記進入レーンを開始点とするレーン変更の困難度を示すコストを前記経路コストに加算し、前記退出レーンの数が２以上の場合に、２以上の前記退出レーンのうち、Ｎ番目のレーン以外の前記退出レーンを終了点とするレーン変更の困難度を示すコストを前記経路コストに加算する、請求項１に記載の経路探索システム。
3. 前記経路コスト設定部は、前記進入レーンの前記レーン番号が１～Ｍ番目（Ｍは１以上かつＮ未満の整数）であり、前記退出レーンの前記レーン番号が（Ｎ－Ｓ＋１）～Ｎ番目（Ｓは１以上かつＮ未満の整数）であり、かつ前記進入レーン及び前記退出レーンの少なくとも一方が２以上の場合に、前記レーン番号がＭ番目のレーンを開始点とし、前記レーン番号が（Ｎ－Ｓ＋１）番目のレーンを終了点とするレーン変更の困難度を示すコストを加算する、請求項１に記載の経路探索システム。
4. 前記進入レーンの前記レーン番号が１～Ｍ番目（Ｍは１以上かつＮ未満の整数）であり、かつ、前記退出レーンの前記レーン番号が（Ｎ－Ｓ＋１）～Ｎ番目（Ｓは１以上かつＮ未満の整数）である場合に、
   前記経路コスト設定部は、（Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１）（Ｍは１以上かつＮ未満の整数）に応じた値をレーン変更の困難度を示すコストとして前記経路コストに加算する、
   請求項１に記載の経路探索システム。
5. 前記経路コスト設定部は、（Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１）が０以下である場合にレーン変更の困難度を示すコストを前記経路コストに加算しない、
   請求項４に記載の経路探索システム。
6. 前記経路コスト設定部は、Ｍが２以上である場合、（Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１＋Ｋ＊Ｍ）に応じた値（Ｋは０＜Ｋ＜１の係数）をレーン変更の困難度を示すコストとして前記経路コストに加算する、
   請求項４または請求項５のいずれかに記載の経路探索システム。
7. 前記経路コスト設定部は、Ｓが２以上である場合、（Ｎ－Ｍ－Ｓ＋１＋Ｈ＊Ｓ）に応じた値（Ｈは０＜Ｈ＜１の係数）をレーン変更の困難度を示すコストとして前記経路コストに加算する、
   請求項５または請求項６のいずれかに記載の経路探索システム。
8. コンピュータを、
   進入リンクと接続リンクと退出リンクとを順に走行する経路の経路コストを設定するにあたり、
   道路の幅方向において、前記進入リンク側から前記退出リンク側に向かって順にレーン番号が１～Ｎ番目（Ｎは３以上の整数）のレーンを有する前記接続リンクのレーンのうち、前記進入リンクからレーン変更することなく進入できるレーンである進入レーンと、レーン変更することなく前記退出リンクに退出できるレーンである退出レーンとを取得するレーン構造取得部、
   前記進入レーンの数が２以上の場合に、前記進入レーンの数が１の場合よりも小さいコストをレーン変更の困難度を示すコストとして前記経路コストに加算し、前記退出レーンの数が２以上の場合に、前記退出レーンの数が１の場合よりも小さいコストを、レーン変更の困難度を示すコストとして、前記経路コストに加算する経路コスト設定部、及び
   前記経路コストに基づいて最適な経路を探索する経路探索部、
   として機能させるための経路探索プログラム。
   
   

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