JPH03123999A - 経路探索装置 - Google Patents

経路探索装置

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JPH03123999A
JPH03123999A JP26157289A JP26157289A JPH03123999A JP H03123999 A JPH03123999 A JP H03123999A JP 26157289 A JP26157289 A JP 26157289A JP 26157289 A JP26157289 A JP 26157289A JP H03123999 A JPH03123999 A JP H03123999A
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JP
Japan
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route
nodes
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point
Prior art date
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Pending
Application number
JP26157289A
Other languages
English (en)
Inventor
Megumi Saito
斉藤 恵
Shigeo Kaneda
重郎 金田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は道路網や鉄道網など、ノードとパスから構成さ
れるネットワークにおいて、途中通過地点を設けた、始
点・終点間の最短経路を求める経路探索装置に関する。
〔従来の技術〕
ノードとパスから構成されるネットワークにおいて、2
点間の最短経路を求める問題は、経路探索問題として知
られ、地下鉄における最短経路探索システム、音声地図
案内システム等に適用されている。これら従来の経路探
索問題では、始点ならびに終点は各々1個のみ与えられ
るのが通常である。
1対1の経路探索問題を解く方法として、A′″がある
。A“では、探索の枝(始点からこの探索地点までの枝
を「ルート」と呼ぶこととする)を延ばす優先順位を決
めるために、以下の評価値fを用いる。
f=g+h   ・・・・・・・・・(1)但し g:
始点からの最小実コスト推定値h:終点までの最小コス
ト推定値 例えば、ネットワーク上のノード間の最短経路を求める
問題では、gとして始点からの道のり、hとして終点ま
での直線距離を用いる。この場合、hは下界となり、f
の値が探索中に単調増加であるため、求まった最短経路
は最適保証である。
本明細書では、ルートの先端ノードをフロンティアノー
ドと呼び、その中で最も評価値fの小さなノード(即ち
、そのノードから次にルートを延長すべきノード)を展
開ノードと呼ふことにする。
「が単調増加であるため、展開ノードが終点と一致した
時に探索を終了することにより、始点から目標までの最
短経路が求まる。
さて、ここで以下のような目標地点にあいまい性があり
、目標が複数存在する探索問題を取り上げる。
「東京を出発し、群馬、新潟、長野を回って東京に戻る
旅行計画を考える。ここで、それぞれの県で行きたい観
光地は3〜4力所程度あるが、全部まわる時間は無いた
め、各県1カ所を回る最短経路を求める。」 この種の問題では、中間目標が複数個のノードを含むた
め、従来の1対lの経路探索アルゴリズムを適用するに
は、h=oとし、パスの張替えを行わなければならない
第2図(a)を用いて、パス張り替えによる探索手法を
説明する。
A、Bは中間目標であり、 A= (At 、At 、A3 )。
B= (B+ 、Bt、B3) Afi、B、l :中間目標内ノード とする。
まず、原点Sと中間目標内ノードAr 、 At 。
A3のそれぞれの最短ルートを一回の探索で求める。次
にA、を始点として、中間目標内ノードB+ 、Bz 
、B3に対しても同様に探索を行う。
以後、A、、A、を始点としても同様にそれぞれのノー
ド間の最短経路を求める。最冷に終、つ、qから中間目
標内ノードB+ 、Bz 、B3に対して最短経路を求
める。
次に、ネットワークを再構成する。即ち、第2図(b)
の様に、始点、中間目標、終点のそれぞれのノード間の
最短経路(距離)を用いて、小さなネットワークを構成
し、この再構成ネットワークに対して、原点・終点間の
最短経路探索を実行する。
〔発明が解決しようとする課題〕
前記のパス張り替え法は以下の欠点を有する。
■ 探索が2段階に分かれ、処理が複雑となる。
■ 中間目標内のノード数増加に比例して、処理量が増
大する。
本発明の目的は、上記の問題点を解決するため、原点・
終点間の探索を1段階で行い、かつ、中間目標内ノード
数による処理量の増加を抑える経路探索装置を提供する
ことにある。
〔課題を解決するための手段と作用〕
本発明は上記目的を達成するために、ノードならびにパ
スから形成されるネットワークにおいて、ノード、パス
に関する接続情報を記憶するネットワーク接続情報記憶
部と、上記ネットワークに対して、複数個の始点ノード
、終点ノード、および共通の始点となる他の1ノード(
原点ノード)を記憶する、原点・始点・終点記憶部と、
上記原点ノードから上記各始点ノードまでの実コスト(
オフセット値)を記憶するオフセット値記憶部と、展開
途中の各ルートの先端を形成するフロンティアノードを
記憶するフロンティアノード記憶部と、すべての始点ノ
ードから同時にルート探索を開始し、終点ノードに至る
最短経路を導き出す部分経路探索部とから構成され、上
記部分経路探索部は、展開途中の各ルートの先端を形成
する複数のフロンティアノードの中から、評価値最小の
ノードを選択し、次にルートを展開すべきノードとする
展開ノード決定部と、展開ノードの隣接するノードに評
価値、ルート情報を与え、新たなるフロンティアノード
を生成するノード展開部と、展開ノードが終点であるか
を判定する探索終了判定部とから構成され、ルート探索
のための評価値として、評価式 f =g+g ’ +
h 但し、g :当該ルートの始点からの最小実コスト g :当該ルートの始点のオフセット 値 h :終点までの推定コスト(但し、 下界なしではOとなる) を利用することを特徴とするもので、ノードならびにパ
スから形成されるネットワークにおいて、ノード、パス
に関する接続情報が与えられ、かつ、中間目標となる複
数個の始点、終点、及び原点が与えられたとき、原点か
ら与えられた始点のうち1つを通り、終点に至る最短経
路の探索を行うものである。
〔実施例〕
第1図に示す様に、本発明の経路探索装置1は、部分経
路探索部10、フロンティアノード記憶部20、オフセ
ット値記憶部30、原点・始点・終点記憶部40、ネッ
トワーク接続情報記憶部50から構成される。これらの
中で、ネットワーク接続情報記憶部50はノードとパス
から構成されるネットワークの接続情報を記憶する。原
点・始点・終点記憶部40はネットワーク内における複
数の始点・終点、そして、これらのノードとは異なる原
点を記憶しており、これらの始点・終点・原点は、経路
探索装置1の動作に先立って、外部から指定される。オ
フセント値記憶部30は、本発明の特徴のひとつとして
具備されるものであり、複数個の始点の各々に関して、
オフセットとなる原点からの実コスト(通常は原点から
の最短経路の道のり)を記憶している。フロンティアノ
ード記憶部20は、複数の始点から同時にのばされた探
索ルートの先端となるノードの名称と、そのノードの評
価値を記憶している。部分経路探索部lOは、展開ノー
ド決定部11、ノード展開部12、探索終了判定部13
から構成される。これらは、ルート展開において、評価
値として、 評価式  f=H+g’十h  ・・・・・・(91g
:当該ルートの始点からの最小実 コスト g′:オフセット値(原点から当該ルートの始点までの
最小実コスト) h:終点までの推定コスト を用いることを本発明の主要な特徴としている。
展開ノード決定部11は、フロンティアノードの中が、
式(2)の評価値が最小となるノードを選択してこれを
展開ノードとして次のノード展開部12に送り、ノード
展開部12はこの展開ノードに関する接続情報にもとづ
いて、ルートの延長を行う。この際、探索終了判定部1
3は展開ノードが終点に一致しているか否かを調べる。
本発明では、複数の始点を有する探索を一度に実行する
。そのために、複数の始点に対するオフセット値を記憶
するオフセット値記憶部30を具備するとともに、ルー
ト展開にあたって、実コストにオフセット値を加算した
式(2)の評価値を利用する点に特徴がある。フロンテ
ィアノードを生成する際、ルートを伸長する相手ノード
がすでにフロンティアノードの中に含まれる時には、(
g+g′)の小さい方のルートを選択する。その結果、
同一の始点から延びているルートであるか否かには係わ
らず、実コスト+オフセット値が最小となるルートのみ
が生き残る。このことは、原点から始点のうちいずれか
を通り終点に至る最短ルートが求まることを意味してい
る。
例題として、第3図に示される様なネットワーク上にお
いて、原点ノードをノードA、複数個の始点ノードをノ
ードG、H,終点ノードをノードMとする場合をとりあ
げ、本発明の詳細な説明する。
評価式(2)中、g:始点からの道のり、g′:原点か
ら始点までの最短距離、h:終点までの直線距離として
、計算を行う。
まず、フロンティアノード記憶部20、オフセット値記
憶部30、原点・始点・終点記憶部40、ネットワーク
接続□情報記憶部50が、それぞれ第4図(a)、第5
図、第6図、第7図に示されるデータを記憶する。
最初に展開ノード決定部11が、フロンティアノード記
憶部20を参照し、評価値の最小のノードGを展開ノー
ドに決定し、フロンティアノード記憶部20からノード
Gを削除する。
次に、探索終了判定部13がノードGが終点であるかを
、原点・始点・終点記憶部40を参照して判定する。
ノードGは終点ではないので、ノード展開部12はノー
ドGを展開する。展開の手順として、まず、ネットワー
ク接続情報記憶部50を参照し、隣接ノードB、C,I
、J、Kに対して以下の操作を行う。
まず、隣接ノードの実コスト(g+g’)を計算する。
ここで、 である。すでにルートが延びてきているノードに対して
は、実コストの小さい方のルートを、そうでないノード
に対しては、展開ノードからのルートをネットワーク接
続情報記憶部50における各々の最短ルート部に、実コ
ストを実コスト部に格納する。次に、隣接ノード名と、
その実コスト、及び評価値をフロンティアノード記憶部
20に格納する。
ノードJを例にとれば、g=ノードGからの距離、g’
=ノードAからノードGまでの最短距離、h=ノードJ
と終点ノードMとの直線距離となるので、g+g’=6
+14.3=20.3、f=g+g ’ +h=20.
3+8.2=28.5となり、ノードJまでの最短ルー
トはA−C→G→Jとなる。
ノードGの展開が終了した時点でのフロンティアノード
記憶部20、ネットワーク接続情報記憶部50の状態を
第4図(b)、第8図に示す。
ノード展開後、展開ノード決定部11が、フロンティア
ノード記憶部20を参照し、ノードHを展開ノードに決
定し、フロンティアノード記憶部20からノードHを削
除する。
次に探索終了判定部13が、ノードHが終点であるか判
定する。ノードHは終点でないので、ノード展開部12
がノードHを展開する。このとき、ノードKに対しては
、実コストg+g’=4.8+14、5 = 19.3
となり、ノードGを経由するより小さくなるので、ネッ
トワーク接続情報記憶部50のノードにの実コスト、最
短ルート部を19.3、A→C→H−にとかきがえる。
また、フロンティアノード記憶部のノードにの実コスト
、評価値も19.3.31.4にかきがえる。
以後、同様の手順をふみ、終点ノードMが展開ノードと
なったとき、ネットワーク接続情報記憶部50の終点ノ
ードMの最短ルート部には、A −C−G−J−Mが格
納されている。これは、原点ノードAから、複数始点ノ
ードG、Hのうちどちらかを通り、終点Mに至る最短ル
ートである。
この例題のように、始点が複数存在する問題においては
複数の始点から同時に探索を行えるため、探索処理量を
抑えることができる。
また、本例題では推定コス+−hを探索の方向付けを行
う下界として、終点までの直線距離を用いたが、h=o
のときは、下界なしと同等である。
〔発明の効果〕
以上説明した様に、本発明によれば中間的な目標にあい
まい性を許容でき、中間目標を構成する複数のノード中
のいずれかを通る最短経路を求めることが可能となる。
更に、本発明によれば中間的な目標を構成するノードの
個数に無関係に、−個の場合と同等の処理量で最短経路
を探索できる。
更に、本発明によれば、従来方式に比べて探索時間を削
減できる。
更に、本発明によれば、従来方式に比べて簡単な装置に
よって、探索を実行できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は従来
のパス張替え法の実行例を示す説明図、第3図はネット
ワークの一例を示す説明図、第4図は第1図のフロンテ
ィアノード記憶部に記憶されるデータの一例を示す説明
図、第5図は第1図のオフセット値記憶部に記憶される
データの一例を示す説明図、第6図は第1図の原点・始
点・終点記憶部に記憶されるデータの一例を示す説明図
、第7図は第1図のネットワーク接続情報記憶部の一部
を示す説明図、第8図は第1図のノードG展開後のネッ
トワーク接続情報記憶部の一部を示す説明図である。 1・・・経路探索装置、10・・・部分経路探索部、1
1・・・展開ノード決定部、12・・・ノード展開部、
13・・・探索終了判定部、20・・・フロンティアノ
ード記憶部、30・・・オフセット値記憶部、40・・
・原点・始点・終点記憶部、50・・・ネットワーク接
続情報記憶部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ノードならびにパスから形成されるネットワークにおい
    て、ノード、パスに関する接続情報を記憶するネットワ
    ーク接続情報記憶部と、 上記ネットワークに対して、複数個の始点ノード、終点
    ノード、および共通の始点となる他の1ノード(以下、
    原点ノードとよぶ)を記憶する、原点・始点・終点記憶
    部と、 上記原点ノードから上記各始点ノードまでの実コスト(
    以下オフセット値とよぶ)を記憶するオフセット値記憶
    部と、 展開途中の各ルートの先端を形成するフロンティアノー
    ドを記憶するフロンティアノード記憶部と、 すべての始点ノードから同時にルート探索を開始し、終
    点ノードに至る最短経路を導き出す部分経路探索部 とから構成され、 上記部分経路探索部は、 展開途中の各ルートの先端を形成する複数のフロンティ
    アノードの中から、評価値最小のノードを選択し、次に
    ルートを展開すべきノードとする展開ノード決定部と、 展開ノードの隣接するノードに評価値、ルート情報を与
    え、新たなるフロンティアノードを生成するノード展開
    部と、 展開ノードが終点であるかを判定する探索終了判定部 とから構成され、ルート探索のための評価値として、 評価式f=g+g′+h 但し、g:当該ルートの始点からの最小実 コスト g′:当該ルートの始点のオフセット 値 h:終点までの推定コスト(但し、 下界なしでは0となる) を利用することを特徴とする経路探索装置。
JP26157289A 1989-10-06 1989-10-06 経路探索装置 Pending JPH03123999A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26157289A JPH03123999A (ja) 1989-10-06 1989-10-06 経路探索装置

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JP26157289A JPH03123999A (ja) 1989-10-06 1989-10-06 経路探索装置

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JPH03123999A true JPH03123999A (ja) 1991-05-27

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ID=17363777

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JP26157289A Pending JPH03123999A (ja) 1989-10-06 1989-10-06 経路探索装置

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JP (1) JPH03123999A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0573798A (ja) * 1991-09-12 1993-03-26 Nissan Motor Co Ltd 最適経路探索装置
US5752217A (en) * 1995-05-30 1998-05-12 Nippondenso Co., Ltd. Navigation system having optimal destination route setting capability
US9556876B2 (en) 2012-01-23 2017-01-31 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Centrifugal fluid machine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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