JPH06214977A - 経路生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スタートからゴールまでの適切な移動経路
を、効率的な処理でリアルタイムに、局所解に落ち込む
ことなく、滑らかな経路で生成する。 【構成】 スタートと、ノードと、ゴールとを順に結ぶ
線分で経路を表現するものとし、最初は経路案をランダ
ムまたは経験的方式等の任意方法により生成して経路案
プール１に格納し、各経路案を評価器２により評価す
る。次に、経路案プール中の前世代の経路案から評価結
果の優良な経路案を複数選択し、経路更新器３でそれら
の特徴を混ぜ合せて特徴を受け継いだ新規な経路案を生
成し、次世代として経路案プール１に格納する。この経
路案の評価と経路案の更新とを探索の終了条件が満たさ
れるまで繰り返し、評価が最良の経路案を解として終了
判定器４より出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、航空機やロボット等に
おいて出発地（以下、スタートという）から目的地（以
下、ゴールという）までの適切な移動経路を生成するの
に有用な経路生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の経路生成方法を図７を参照して説
明する。図７において、従来は、まず経路が生成される
区域１０をメッシュ１１状に分割し、その各メッシュ１
１を移動ができる最小単位とする。次に、各メッシュ１
１に評価用コストを割り振る。そして、与えられたスタ
ート２０とゴール３０との２地点に対して、トータルの
コストが最小となるような経路を、ダイナミックプログ
ラミングやＡ＊アルゴリズムなどの探索法を用いて生成
する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の経路生
成方法には下記（１）〜（３）の問題点がある。 （１）経路探索に要する計算量がメッシュ１１の多さに
依存して指数関数的に増加するので、効率的な経路生成
処理が困難である。 （２）局所解に落ち込み易い。 （３）メッシュ１１の大きさが移動の最小単位となるの
で、メッシュ１１が荒くなると、滑らかな経路を生成す
ることが困難である。このことと、前項（１）より、メ
ッシュ１１を細かくして滑らかな経路を生成しようとす
ると、リアルタイムでの経路生成が困難である。

【０００４】そこで本発明は、上記（１）〜（３）の問
題点を解決することができる経路生成装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の経路生成装置は、スタートとゴールとを中継点を経
由して結ぶ線分を経路案として複数の経路案を格納する
経路案プールと、経路案プール中の各経路案を評価する
評価器と、評価結果の優良な複数の経路案の特徴を混ぜ
合せて新たな経路案を生成し、経路案プールに格納する
経路更新器と、探索の終了条件を判定し、その時点で評
価が最良の経路案をスタートからゴールまでの適切な移
動経路として経路案プールから出力する終了判定器とを
具備することを特徴とする。

【０００６】

【作用】航空機やロボット等の移動経路を、現在位置等
のスタートと、その後の任意個数の中継点（以下、ノー
ドという）と、ゴールとを順次結ぶ線分によって表現す
る。そして、最初に複数個の経路案をランダムまたは経
験的方式等の任意方法により生成して経路案プールに格
納し、各経路案を評価器により評価する。次に、経路案
プール中の現世代の経路案から評価結果の優良な経路案
を複数選択し、経路更新器でそれらの特徴を混ぜ合せて
特徴を受け継いだ新規な経路案を生成し、次世代の経路
案として経路案プールに格納する。この経路案の評価と
経路案の更新とを探索の終了条件が満たされるまで繰り
返し、評価が最良の経路案を解として出力する。

【０００７】従って、経路案プールには常に複数の経路
案を保有することになり、これにより、１つの経路案が
局所解になっても他の経路案がそれを補うことができ
る。

【０００８】また、現世代の比較的良い評価が得られた
経路案の特徴を受け継いで新規経路案を生成するので、
次世代の経路案は確率的に前世代よりも優れた経路案と
なり、世代が進むにつれて徐々に経路案を洗練させるこ
とができる。このことは、経路生成のための時間が十分
あれば洗練された良い経路を生成し、逆に時間がなけれ
ばそれなりの解を繰り返すことを意味し、リアルタイム
の経路生成が実現できる。なお、時として、前世代より
も悪い経路案が生成されることがあるが、それは次の更
新時には選択されず、次世代には継承されない。

【０００９】更に、スタートとゴール間にノードを探索
する方式は、従来の移動メッシュを探索する方式に比べ
て、計算コストが削減できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１に示すように経路生成装置は経路案プール１
と、評価器２と、経路更新器３と、終了判定器４とを備
えており、例えばＣＰＵ（中央処理装置）とソフトウェ
ア等により実現される。この経路生成装置は、図２に示
すようなスタート２０とゴール３０の間に任意の個数の
中継点（ノード）４１，４２を探索することによって、
スタート２０とノードとゴール３０を順に結ぶ線を適切
な経路として探し出す方式であり、図３〜図６に示す以
下の手順による。

【００１１】（１）初期状態（ｔ＝０）で、任意の方式
を用いてＮ個の経路案を生成し、経路案プール１に格納
する。 （２）評価器２で各経路案を評価し、比較的良い評価が
得られたものを選択する。例えば評価基準は、経路長、
ノード数などを考慮した関数を用いて算出する。 （３）選択された経路案の中から任意に２つのものを選
択し、それらの経路案の情報を経路更新器３で混ぜ合わ
せ、図５または図６に示すような経路情報の承継方式に
より新たな経路案を複数個生成し、経路案プール１に蓄
積する。 （４）前記（３）で生成された新規経路案に、経路案の
突然変更として図４に示すように、任意の頻度で任意の
位置に新たなノード４３を追加する。 （５）前記（３），（４）の操作を経路案プール１にＮ
個の新規経路案が蓄積されるまで繰り返す。 （６）前記（２）〜（５）を１世代として、順に世代を
更新し（ｔ＝ｔ＋１）、探索の終了条件を満足するまで
繰り返す。例えば、終了条件は経路案のコストがあるし
きい値αを下回った場合、探索時間が所定の許容時間を
超過した場合などが考えられる。 （７）探索の終了条件が満たされた時、経路案プール１
の中で、最も評価値の高い経路案を解として終了判定器
４が出力する。

【００１２】更に、例えば、上記手順の中で、世代毎に
経路案プール１を全て変える代りに、各世代で最高の評
価値を有する経路案のみは常に、経路情報の継承および
経路案の突然変更などの操作なしに経路案プール１に蓄
積する方式を採用すれば、世代を更新することによっ
て、経路案プール１が前世代よりも評価値の悪い経路案
ばかりになる危険性がなくなり、世代更新により着実に
よい経路案が生成されることが期待できる。

【００１３】経路情報の継承方式の例を説明する。経路
情報の継承は、例えば、次に示すような方式（１），
（２）を用いて２つの経路案の特徴を混せ合わせ、情報
を継承した新規経路案を生成する。 （１）ノード平均方式：図５に示すように、２つの経路
案（ａ），（ｂ）に存在する２つのノード４２，４５間
の位置的な中間点を算出し、（ｃ）の如く新規ノード４
６として経路案を生成する方式。 （２）ノード連結方式：図６に示すように２つの経路案
（ａ），（ｂ）に存在するノード４７，４８，４９を
（ｃ）の如く順に連結して経路案を生成する方式。 これらの方式は適応対象、混ぜ合わせる２つの経路案の
特質に応じて使い分ける。

【００１４】

【発明の効果】本発明の経路生成装置には次のような効
果がある。 （１）探索の終了条件の中に或る一定時間を過ぎたら終
了という条件を加えることができ、これにより、時間的
な制約がある場合にも、その時間内で考えられる最良の
解を出力できる。即ち、リアルタイム性が得られる。 （２）多数の解候補を常に所有するので局所的な最適解
に落込みにくい。 （３）ノードは少ない方がよいという基準を評価関数に
盛り込むことができ、これによって、滑らかな経路を生
成する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の機能構成図。

【図２】本発明による生成経路を示す図。

【図３】経路生成手順のフローを示す図。

【図４】経路案の突然変異を示す図。

【図５】ノード平均方式を示す図。

【図６】ノード連結方式を示す図。

【図７】従来技術を示す図。

【符号の説明】

１ 経路案プール ２ 評価器 ３ 経路更新器 ４ 終了判定器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 出発地と目標地とを中継点を経由して結
   ぶ線分を経路案として複数の経路案を格納する経路案プ
   ールと、経路案プール中の各経路案を評価する評価器
   と、評価結果の優良な複数の経路案の特徴を混ぜ合せて
   新たな経路案を生成し、経路案プールに格納する経路更
   新器と、探索の終了条件を判定し、その時点で評価が最
   良の経路案を出発地から目的地までの適切な移動経路と
   して経路案プールから出力する終了判定器とを具備する
   ことを特徴とする経路生成装置。