JPH0527679A - 車載用ナビゲーシヨンシステムの経路探査方法及び地図データ記憶媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はナビゲーションシステムにおいて二
点間の適切な経路を探査する経路探査方法に関し、探査
効率を向上すると共に運転にわかり易い道路が優先的に
選択されるようにした経路探査方法の実現を目的とす
る。 【構成】 道路を複数の階層に分類し、各階層データは
階層内の道路が交差する交差点及び上位の階層の道路と
の上位交差点に関する交差点情報、及び交差点間の道路
に関する道路情報を備える地図データに基づいて出発地
と目的地の経路探査を行なう方法であって、出発地と目
的地からよりそれぞれ上位の所定の階層の道路の交差点
までの経路探査を行ない、その後所定階層内での経路探
査を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車載用ナビゲーション
システムにおいて、運転者に出発地より目的地までの走
行経路を提示するため、二点間の適切な経路を探査する
経路探査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年道路に関する情報を記憶しておき、
運転者が出発地と目的地を入力すると、二点間を走行す
るための適切な経路を提示するナビゲーションシステム
と呼ばれる装置が実用化されつつある。ナビゲーション
システムでは、更に自車の走行位置を検出する航法装置
と組み合せて、提示した経路に沿って走行するための運
転動作を指示するものも開発されている。

【０００３】道路に関する情報をどのように表現するか
についてはいろいろな方法が考えられている。例えば、
運転者にはＣＲＴ等の画面で地図を表示する必要がある
が、その地図の描画情報をそのまま経路探査に利用でき
るような形式にするものや、地図の描画情報と対応する
形で別に経路探査用の情報を有する形式があり、それぞ
れ情報の構造が異なる。しかし一般的に経路探査を行な
うためには、交差点と交差点の間を結ぶ道路にそれぞれ
番号を付して表わし、それぞれの交差点及び道路の種別
等の属性を番号に付属した形で表わしている。記憶され
ている情報の形式は異なっても、このような交差点と道
路で表わす形式に直された上で経路探査が行なわれる。

【０００４】経路探査の方法としては、より高速に探査
が行なえるように各種の方法が提案されているが、代表
的な方法としてダイクストラ（Ｄｉｊｋｓｔｒａ）の最
短路アルゴリズムがある。これは交差点をノードとし
て、ノードを結ぶ各道路の距離をデータとして、出発点
のノードより周辺のノードへの最短の経路を探査しなが
ら順次ノードの範囲を増加させ、目的地に相当するノー
ドまでの最短経路を探査する方法である。すなわち出発
地より目的地までのすべての経路の中から最短の経路を
探査するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】経路探査の方法により
それぞれ差異はあるが、経路探査の場合出発地より目的
地までのすべての経路を探査する必要があるため、出発
地と目的地の間の距離が長くなり途中に数多くの交差点
が存在する場合、出発地から目的地に至る経路は膨大な
数になる。そのためすべての経路について距離演算を行
なって最短経路を探査するのでは、処理量が多くなり高
速の処理装置を使用しても処理時間が長くなりすぎると
いう問題がある。

【０００６】またこのようにして探査した経路は、すべ
ての道路うちから距離が最短であるという評価基準のみ
で探査された経路であるため、かならずしも運転者にと
って走行が容易な道路とは限らない。最短ということで
頻繁に交差点での右折及び左折を繰り返すことも起り得
る。特に長距離の運転を行なう場合に、初めて走行する
小さな道路を運転するのでは道に迷うことにもなるので
好ましくなく、このような場合には多少走行距離は長く
なっても、国道等の道路表示の充実した大きな道路を走
行することが望ましい。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、主として長距離の経路探査を行なう場合に、経
距探査に要する演算量を低減することで処理の高速化を
図かると共に、運転者がわかり易い容易に運転できる経
路を探査するような経路探査方法の実現を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の経路探査方法は
上記問題点を解決するため、すべての道路を複数の階層
に分類した上で、出発地と目的地からより上位の階層の
道路への経路を探査した後、データ数の少ない所定の上
位階層での経路探査を行なう。すなわち本発明の車載用
ナビゲーションシステムの経路探査方法は、道路を複数
の階層に分類し、道路に関する情報を階層毎に階層デー
タとして記憶し、各階層データは、階層内の道路が交差
する交差点及び階層内の道路が上位の階層の道路と交差
する上位交差点に関する交差点情報、及び階層内の交差
点と上位交差点間の道路に関する道路情報を備える地図
データに基づいて出発地と目的地の二点間の経路を探査
するための車載用ナビゲーションシステムの経路探査方
法であって、出発地の属する階層において、出発地より
上位交差点までの経路を探査して記憶する処理を行な
い、探査した上位交差点を新たな出発地として所定階層
の道路との交差点を上位交差点として探査するまでこの
処理を繰り返し、最終的に探査した上位交差点を最上位
出発地として記憶する第一工程、目的地の属する階層に
おいて、目的地から上位交差点までの経路を探査して記
憶する処理を行ない、探査した上位交差点を新たな目的
地として所定階層の道路との交差点を上位交差点として
探査するまでこの処理を繰り返し、最終的に探査した上
位交差点を最上位目的地として記憶する第二工程、及び
所定階層において、最上位出発地と最上位目的地との間
で経路探査を行なう第三工程を備える。

【０００９】

【作用】図１に本発明の経路探査方法の原理を示す。各
階層データは、その階層内の道路が交差する交差点と、
上位の階層の道路と交差する上位交差点に関する交差点
情報とこれらの交差点間の道路に関する道路情報を備え
るだけである。そのため国道や高速道路を上位の階層に
分類し、道路の大きさ等に応じて順次下の階層に分類し
た場合、上位の階層データは地図上の広い範囲を対象と
するが、データ量は少なくなる。

【００１０】探査を行なう場合、出発地と目的地が下位
の階層にあっても、出発地と目的地からその付近の上位
階層の道路までの探査を行なうのであるから対象となる
範囲は限定され、経路探査に要する処理量は少ない。そ
してこのようにして探査した上位階層の道路上の点を出
発地及び目的地として探査を繰り返すのであるが、上位
の階層になる程地図上の探査範囲は広がるが、その分だ
け交差点の数が減少するため、経路探査のための処理量
は増加しない。

【００１１】ダイクストラ等の経路探査は、対象となる
ノード数が増加すると、それに応じて処理量が幾何級数
的に増加するが、本発明のようにそれぞれの経路探査工
程における範囲を限定する場合、処理量は大幅に低減さ
れる。最終的に上位の階層である所定の階層で従来と同
様に経路探査が行なわれるが、交差点数が少ないため処
理量は同様に少ない。

【００１２】また本発明の経路探査方法では、出発地よ
りできるだけ近くのより上位の階層の道路へ出るように
経路探査を行ない、所定の階層の道路に出た後は目的地
までできるだけ上位の道路を通って行くことになる。そ
のため運転者にとってわかり易い迷いにくい道路が選ば
れることになる。

【００１３】

【実施例】本発明の経路探査方法が用いられる車載用ナ
ビゲーションシステムのハードウェア構成を図２に示
す。道路に関する情報は、すべてＣＤ−ＲＯＭ中に記憶
されており、ＣＤプレーヤ２で読み取られる。道路情報
の記憶媒体としては現在のところＣＤ−ＲＯＭが主とし
て検討されているが、これに限らずに他の光ディスクや
磁気ディスク等でもかまわない。本装置の制御や経路探
査のための演算は、すべてマイクロコンピュータ１によ
り行なわれる。マイクロコンピュータ１にはマイクロプ
ロセッサの他にＲＯＭ及びＲＡＭが備わっている。３は
ＣＲＴや液晶表示装置等の表示装置であり、地図や走行
位置を表示する。４は入力装置であり、運転者が装置を
使用する上で必要な操作はすべてこの入力装置を介して
行なわれ、経路探査の指示、出発地及び目的地の入力は
すべてこの入力装置を介して行なわれる。

【００１４】次に道路情報がどのように形式で記憶され
ているかについて説明する。すべての道路は複数の階層
に分類されており、図３は階層毎に分類された道路の例
を示す図である。図３においては、道路は三つの階層に
分類されており、Ａ₁ からＡ ₅ はもっとも上位の第三階
層の道路が交差する交差点であり、第三階層の道路Ｌ ₁
からＬ₁₄は第三階層の交差点を結ぶ道路として表わされ
ている。例えばＬ₂ はＡ₁ とＡ₂ を結ぶ道路であり、途
中に下位の階層との交差点が存在するが、これらの交差
点に関する情報はこの第三階層のデータには含まれてい
ない。

【００１５】実際には国道を第三階層の道路に分類して
おり、例えばＬ₁ ，Ｌ₅ ，Ｌ₇ 及びＬ₁₀が国道一号線に
相当し、Ａ₁ は国道一号線と１５号線の交差点に相当す
る。次に第二階層として県道等の主要地方道を分類して
おり、第二階層の道路としてはＭ₁ からＭ₉ が示されて
いる。この階層の交差点には、第二階層の道路同志の交
差点であるＢ₃ とＢ₄ の他に、第二階層の道路が第三階
層の道路と交差する上位交差点Ｂ₁ ，Ｂ₂ ，Ｂ₅ 及びＢ
₆ がある。第一階層の道路としては第二及び第三階層以
外の道路が分類されており、図３には道路としてはＮ₁
からＮ₈ が示されている。交差点には同様に第一階層の
道路同志の交差点Ｃ₃ とＣ₆ の他に第二階層及び第三階
層の道路と交差する上位交差点Ｃ₁ ，Ｃ₂ ，Ｃ₄ ，
Ｃ₅ ，Ｃ₇ 及びＣ₈ が示されている。

【００１６】ここではすべての道路を三つの階層に分類
したが、階層の数を増加させてより細かく分類しても良
く、例えば高速道路を別の階層とし、国道及び主要地方
道もより細く分類することが可能である。一般的に上位
の階層ほどデータ量は少なくて良く、下位の階層になる
ほどデータ量が増加する。しかし下位の階層は広い範囲
を連続して表現したデータである必要はないので、例え
ば上位の階層の道路により囲まれた範囲毎に分けてデー
タとして記憶することができる。

【００１７】各階層データは交差点情報と道路情報を備
えるが、そのデータ構成の例を図４に示す。（ａ）は交
差点情報であり、フラグにはどの階層の道路との交差点
であるかが示される。交差点番号は交差点毎に付けられ
たすべて異なる番号である。地図をＸ−Ｙ座標系で表わ
すと、交差点の原点からの距離であるＸ座標及びＹ座標
で交差点の絶対位置が表わせる。交差点情報には、この
交差点に接続する道路の道路番号のリストが含まれる。
もし必要ならば、更に右折不可等の情報が含まれる。

【００１８】道路情報には（ｂ）に示すように、この道
路の始点と終点の交差点番号、道路の方位、道路長、道
路レベル、交通規制及び条件、更に車線と道路の幅員が
含まれる。道路レベルは高速道路、有料道路等の道路の
種類についての情報であるが、国道の号数や道路の名称
であっても良い。上記のような道路に関する情報に基づ
いてどのように経路探査を行なうかの処理手順について
図３及び図５を参照しながら説明する。図５は処理手順
のフローチャートである。なお各階層における経距探査
は、すべて最短経路を選択することで行なわれる。

【００１９】ステップ１０１でロケーション・システム
で求まる自車位置を出発点として入力し、同時に目的地
を入力する。いま図３において、Ｓ点とＧ点が出発地と
目的地として入力されたとする。これらの入力は入力装
置であるキーボードのカーソルキーやマウス、更にはタ
ッチスクリーンパネル等により行なわれる。ステップ１
０２では、出発地が最上位階層の道路上の交差点である
かが判定される。これはその時々の運転者の入力により
異なるが、図３のＳ点は第一階層の道路Ｎ₂ 上の点であ
るから、その場合にはステップ１０３へ進む。

【００２０】ステップ１０３では出発地から上位交差点
までの最短経路が探査され、記憶される。最短経路の探
査は、例えば前出のダイクストラのアルゴリズム等で行
なわれる。図３のＳ点では、第二階層の道路Ｍ₁ との上
位交差点Ｃ₂ が最短の上位交差点である。そして最寄り
の上位交差点までの経路を記憶する。図３には簡単に示
したが、実際にはこの階層に属する道路の数は非常に多
く、上位交差点までの経路も複雑である。しかし上位の
階層の道路に囲まれる範囲内だけを探査すれば良いた
め、処理量はあまり多くなく短時間での探査が可能であ
る。

【００２１】ステップ１０４ではステップ１０３で探査
した最寄の上位交差点Ｃ₂ を新たな出発地とした上でス
テップ１０２へ戻る。Ｃ₂ は最上位階層の道路の交差点
ではないので同様にステップ１０３と１０４が繰り返え
され、第二階層と第三階層の道路の交差点Ｂ₁ が新たな
出発地として選択される。ここでは第三階層が最上位階
層であるから、ステップ１０５でＢ₁ を最上位出発地と
する。

【００２２】目的地Ｇについても同様に、交差点Ｃ₈ に
続いて第二階層と第三階層の交差点Ｂ₅ が最上位目的地
として選択される。次にステップ１１０で最上位出発地
Ｂ₁ と最上位目的地Ｂ₅ の間で経路探査を行なう。この
経路探査は第三階層での交差点情報及び道路情報に対し
て行なわれる。但し、Ｂ₁ とＢ₅ はこの第三階層のデー
タ中には含まれていないので、図４に示したような第二
階層の交差点情報から座標を読み出し、Ｂ₁ とＢ₅ を第
三階層の交差点に新たに加え、Ｂ₁ とＢ₅ がある道路Ｌ
₂ とＬ₇ を二つに分割して道路の長さをそれぞれ設定し
直した上で経路探査を行って最短経路を導出する。第三
階層に属する道路や交差点の数はそれほど多くはないの
で、処理数は少なくて済む。

【００２３】このようにして導出した各階層での経路を
ステップ１１１で表示装置に表示して処理は終了する。
以上が本発明の経路探査の処理手順の例である。この例
では階層数は三層であるとしたが、より多くの階層に分
けても良く、その場合には各階層での処理はより簡単に
なる。また上記の例では最終的な経路探査は最上位の階
層で行なうようにしたが、階層数が増えた場合にはかな
らずしも最上位の階層とする必要はない。しかし経路探
査は同一階層内で行なう必要がある。また出発地と目的
地が比較的近接している場合には、上位の階層に入るこ
となく出発地より目的地までに至る経路が存在すること
もあるが、そのような場合に図５に示すような処理を行
なうと出発地及び目的地から上位の階層の道路に至る経
路が重複し、上位交差点として同一の交差点が選択され
ることになる。そのため出発地と目的地で同一交差点や
重複した道路があるかどうかの判定を行ない、そのよう
な部分は省くようにすることが望ましい。

【００２４】またステップ１０２から１０４とステップ
１０６から１０８を出発地と目的地の階層を合せるよう
にして交互に行ない、同一の交差点が出発地及び目的地
として選択された場合には、直ちに処理を終了し、それ
までの経路を表示するようにしても良い。

【００２５】

【発明の効果】本発明により、各階層での経路探査にお
いて対象となるデータ数が大幅に減少するため探査効率
が向上し、経路探査に要する時間が短縮する。更に本発
明の経路探査により選択される道路は、わかり易い迷い
にくい道路であり、頻繁に交差点を曲がる必要があると
いった経路が選択されることがなくなる。これらのこと
は特に遠距離の経路探査で顕著な効果を生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の経路探査方法の原理を示す図である。

【図２】車載用ナビゲーションシステムのハードウェア
の基本構成を示す図である。

【図３】階層に分類された道路と交差点を示す例であ
る。

【図４】各階層データの交差点情報と道路情報の構成を
示す図である。

【図５】本発明の経路探査における処理の例を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】 １…マイクロコンピュータ ２…ＣＤプレーヤ ３…表示装置 ４…入力装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 道路を複数の階層に分類し、道路に関す
   る情報を階層毎に階層データとして記憶し、各階層デー
   タは、階層内の道路が交差する交差点及び階層内の道路
   が上位の階層の道路と交差する上位交差点に関する交差
   点情報、及び階層内の該交差点と該上位交差点間の道路
   に関する道路情報を備える地図データに基づいて出発地
   と目的地の二点間の経路を探査するための車載用ナビゲ
   ーションシステムの経路探査方法であって、 該出発地の属する階層において、該出発地より上位交差
   点までの経路を探査して記憶する処理を行ない、探査し
   た上位交差点を新たな出発地として所定階層の道路との
   交差点を上位交差点として探査するまでこの処理を繰り
   返し、最終的に探査した上位交差点を最上位出発地とし
   て記憶する第一工程、 該目的地の属する階層において、該目的地から上位交差
   点までの経路を探査して記憶する処理を行ない、探査し
   た上位交差点を新たな目的地として該所定階層の道路と
   の交差点を上位交差点として探査するまでこの処理を繰
   り返し、最終的に探査した上位交差点を最上位目的地と
   して記憶する第二工程、及び該所定階層において、該最
   上位出発地と該最上位目的地との間で経路探査を行なう
   第三工程を備える車載用ナビゲーションシステムの経路
   探査方法。
2. 【請求項２】 車載用ナビゲーションシステム用の地図
   データ記憶媒体であって、 地図データは、道路を複数の階層に分類し、道路に関す
   る情報を階層毎に階層データとして記憶しており、 各階層データは、階層内の道路が交差する交差点及び階
   層内の道路が上位の階層の道路と交差する上位交差点に
   関する交差点情報、及び階層内の該交差点と該上位交差
   点間の道路に関する道路情報を備える地図データである
   ことを特徴とする地図データ記憶媒体。