JPH06323861A - 経路計算機能を有するナビゲーション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】計算の対象となるリンクデータを獲得して経路
計算する時に、計算開始リンクから計算終了リンクまで
の間の経路計算の対象となる一連の領域を設定すること
により、計算処理時間を少なくする。 【構成】各メッシュの組に対して、当該組を構成する一
方のメッシュ内のリンクと、他方のメッシュ内のリンク
との間を走行するときの経路を１本又は複数本決定し
（それらが最適経路の候補となる。）、それらの経路が
通る一連のメッシュを経路計算対象メッシュとして、前
記メッシュの組ごとに登録しておく。計算の対象となる
リンクデータを獲得して経路計算する時に、計算対象テ
ーブルを検索して経路計算対象メッシュを限定し、その
限定された経路計算対象メッシュの中で経路計算処理を
行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、出発地と目的地とを結
ぶ最適経路を計算する機能を備えたナビゲーション装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両に搭載されて車両の現在位置を表示
することにより、車両の走行支援を行わせるようにした
ナビゲーション装置が各種実現されている。従来のナビ
ゲーション装置は、例えば方位センサ及び車速センサ等
からの出力に基づいて車両の現在位置を検出し、この検
出された車両現在位置を道路地図に重ねて表示する仕組
みになっている。

【０００３】また、経路計算機能を備えたナビゲーショ
ン装置も実用化されている。経路計算機能を備えた装置
は、一般に、目的地を設定すると、車両現在位置又は目
的地を計算開始リンクとし、目的地又は車両現在位置を
計算終了リンクとして、計算開始リンクから計算終了リ
ンクまでを含む一定領域（例えば長方形領域や楕円領
域）の経路計算用リンクデータをネットワークメモリか
ら読み出し、この経路計算用リンクデータの範囲内で最
適経路を自動的に計算し、表示器に表示する。したがっ
て、車両運転者は、表示された最適経路に沿って、迷う
ことなく安全な運転を行える。

【０００４】ナビゲーション装置において経路計算を実
行するためには、ネットワークメモリに記憶された経路
計算用リンクデータを読出して作業領域に移し、作業領
域においてダイクストラ法等に基づいて経路計算を行
う。ここに、ダイクストラ法とは、現在地から目的地ま
での最適経路の計算を行う場合に、目的地（出発地）に
最も近いリンク（ノードでもよいが、以下リンクである
ことを想定して説明する）を計算開始リンクとし、出発
地（目的地）に最も近いリンクを計算終了リンクとし、
計算開始リンクから計算終了リンクまでを含む道路地図
を獲得し、この道路地図内における計算開始リンクと計
算終了リンクとの間の最適経路を計算する方法である。
このためには、計算開始リンクから計算終了リンクに至
るリンクコストを順次加算してリンクのツリーを構成し
ていき、計算終了リンクに到達する最もリンクコストの
少ない経路のみを選択する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
に計算開始リンクから計算終了リンクまでを含む道路地
図を獲得するとき、計算開始リンクから計算終了リンク
までの間の経路計算の対象となる領域が広いときは、デ
ータ量が膨大となるため、計算処理時間が大変遅くなる
という問題があった。

【０００６】そこで、本発明の目的は、計算の対象とな
るリンクデータを獲得して経路計算する前に、計算開始
リンクから計算終了リンクまでの間の経路計算の対象と
なる領域を狭くとることにより、計算処理時間を最小に
することができるナビゲーション装置を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明によれ
ば、地図を一定の大きさのメッシュに分割し、各メッシ
ュ単位で経路計算用リンクデータを記憶している。ま
ず、任意の２つのメッシュの対（メッシュの組という）
をとりあげ、各メッシュの組に対して、当該組を構成す
る一方のメッシュ内のリンク又はノードと、他方のメッ
シュ内のリンク又はノードとの間を走行するときの経路
を１本又は複数本決定し（それらは最適経路の候補とな
る。）、それらの経路が通る一連のメッシュを経路計算
対象メッシュとして、それらのコードを前記メッシュの
組ごとに登録しておく。

【０００８】そして、経路計算に先立って、出発地及び
目的地にそれぞれ近いリンク又はノードを含むメッシュ
の組について、前記登録内容を検索して、経路計算対象
メッシュのコードを獲得し、これらのコードに基づいて
出発地及び目的地を含む経路計算対象メッシュを特定
し、これらの経路計算対象メッシュ同士のつながった領
域を経路計算領域として前記経路計算手段による経路計
算を実行する。

【０００９】ただし、経路計算対象メッシュのコードが
獲得できなかった場合には、従来どおり、前記出発地及
び目的地を含む一定形状（例えば長方形や楕円）の経路
計算領域を設定して、この設定された経路計算領域に対
して、経路計算を実行する。前記経路計算対象メッシュ
は、出発地と目的地を結ぶ、１本又は複数本のいわば線
状に連なった領域であるところが、従来の面状に広がっ
た経路計算領域と相違するところである。

【００１０】このようにして、経路計算するときには、
前記出発地及び目的地を含む一定形状の経路計算領域を
設定してこの設定された中で計算するのではなく、前記
登録された経路計算対象メッシュの中で経路計算するこ
とにより、経路計算対象メッシュの数が大幅に減り、計
算処理時間が大幅に短縮される。なお、一連の経路計算
対象メッシュの中で経路計算するということは、初めか
ら経路が決まっていてそれを計算するのと等しい行為で
あるようにも思われるが、経路計算対象メッシュは、か
ならずしも１本の経路ではなく、複数本の経路に対して
設定されていることがあるので、刻々変動する道路状況
（事故や渋滞）に応じていずれかの経路を選択できると
いう点で有意義である。また、１本の経路に沿った経路
計算対象メッシュを用いて計算するときでも、例えば高
速道路と一般道路が併走している場合、高速道路が渋滞
していれば一般道路を選択できるという点でも大きな意
味がある。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の一実施例に
ついて詳細に説明をする。図１は、本発明の一実施例に
係るナビゲーション装置の構成を示すブロック図であ
る。このナビゲーション装置は、車両に搭載されて車両
での走行を支援するために用いられるものである。この
装置には、車両の走行距離を検出するための距離センサ
１、方位を検出するための地磁気センサ２、及び、車両
が前進しているか後退しているかを検出するためのシフ
トセンサ３が備えられている。これら３つのセンサ１，
２，３の検出出力は、位置検出手段であるロケータ５へ
与えられる。また、車両の旋回角度を検出するためのジ
ャイロセンサ６、ＧＰＳ受信機１９、ビーコン受信機１
７が設けられており、これらの検出出力もロケータ５へ
与えられる。

【００１２】ロケータ５は、車両の現在位置を算出する
ためのもので、地磁気センサ２で検出された方位と、ジ
ャイロセンサ６で検出された車両の旋回角度とに基づい
て車両の方位変化量を求め、また、距離センサ１で検出
された距離に、シフトセンサ３から与えられる車両の前
進又は後退を加味して、車両の移動距離を求める。した
がって、例えば車両が発進する前に、車両の正確な初期
位置データをロケータ５に与えておけば、ロケータ５に
よってその後の車両の現在位置が算出される。

【００１３】また、ロケータ５は、前記車両の現在位置
データに基づいて走行軌跡データを算出し、走行軌跡デ
ータと地図専用ディスクＤ１に格納されている位置計算
用道路地図データとの比較（いわゆる地図マッチング
法）に基いて、車両の存在確率を加味した道路及び道路
上の車両位置を検出する機能を有している。ロケータ５
には、さらに、ビーコン受信機１７が接続されている。
ビーコン受信機１７は、道路の路側等に設置されたビー
コンアンテナから放射される位置情報や道路情報（交差
点名称，行き先案内、渋滞情報、事故情報）等のデータ
を受信するためのものである。ビーコン受信機１７で受
信された道路情報は、コントローラ７へ与えられ、最終
的に表示装置１２に表示される。

【００１４】また、オプション装置として、ロケータ５
にＧＰＳ受信機１９が接続されている。ＧＰＳ受信機１
９を備えると、ＧＰＳ衛星からの信号を受信して、絶対
方位を正確に検出したり、あるいは、移動体の現在位置
が直接検出できる。なお、前記の位置検出動作中、ビー
コン受信機１７、ＧＰＳ受信機１９によって車両の正確
な位置のデータが入力されれば、車両はその位置は強制
的にリセットされることもある。

【００１５】地図マッチング法等によって算出された車
両の現在位置を表わすデータは、このナビゲーション装
置の制御中枢であるコントローラ７へ与えられる。コン
トローラ７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含み、上述
のロケータ５及びメモリドライブ８に接続されていると
ともに、ＣＲＴ等の表示装置１２、複数のタッチスイッ
チ１３に接続されている。コントローラ７は、ロケータ
５で算出された車両の現在位置データ等に基づいて、メ
モリドライブ８を制御する。メモリドライブ８は、コン
トローラ７から与えられる制御信号に応答して、事前に
装填されている地図専用ディスクＤ１から車両現在位置
に対応する表示用道路地図データを読み出し、コントロ
ーラ７へ出力する。コントローラ７は、ロケータ５で算
出された現在位置データと、メモリドライブ８から与え
られる表示用道路地図データとを表示装置１２へ与え、
地図とその地図上における車両現在位置マークとを生成
させ、表示させる。

【００１６】また、メモリドライブ８は、コントローラ
７から与えられる制御信号に応答して、事前に装填され
ている経路計算ディスクＤ２から経路計算のための経路
計算用リンクデータを読み出し、コントローラ７へ出力
する。コントローラ７は、現在位置から目的地までの最
適経路の計算をし、道路地図上の座標を求め、最適経路
を表示させる。

【００１７】ここに、経路計算用リンクデータは、道路
地図（高速自動車国道、自動車専用道路、国道、都道府
県道、指定都市の市道、その他の生活道路を含む。高速
自動車国道と自動車専用道路を「高速道路」といい、そ
れ以外の道路を「一般道路」という。）をメッシュ状に
分割し、各メッシュ単位でノードとリンクとの組み合わ
せからなるデータである。地図データベースの特性上、
幹線道路のうち国道以上の道路については全国的に閉じ
たネットワークが形成されている。

【００１８】ここに、ノードとは、一般に、道路の交差
点、道路の折曲点、メッシュの境界、行き止まり点など
を特定するための座標点のことである。各ノードをつな
いだものがリンクである。リンクデータはリンク番号、
リンクの始点ノード及び終点ノードのアドレス、リンク
の距離、リンクを通過する方向、その方向における所要
時間、道路の種類若しくは種別（一般道路リンクか高速
道路リンクか）、道路幅、一方通行、右折禁止、左折禁
止、有料道路などのデータ等を含む。

【００１９】前記メッシュは、例えば日本道路地図を経
度差１°、緯度差４０′で分割して縦横の距離を約８０
km×約８０kmとして設定された１次メッシュと、この１
次メッシュを縦横８等分し、縦横の距離を約１０km×約
１０kmとして設定された２次メッシュとで構成されてい
るが、縦横の距離や縦横比は必ずしもこの構成に限られ
るものではない。

【００２０】図２は、１次メッシュで分割された地図を
例示する。１次メッシュの数は７×６＝４２あり、リン
クは実線で記入されている。位置計算用道路地図データ
は、２５００分の１の地図データベースから作成され、
前記ルート計算用地図データよりもさらに詳細で精密な
データであり、ノードの位置情報と若干のリンク情報
（道路幅など）からなる１層構造のデータである。リン
ク情報の種類が少ないのは、位置検出に直接必要のない
所要時間データや交通規制データ等が含まれていないか
らである（ただし、道路幅は位置検出にも有用となるこ
とがあるので含まれている）。

【００２１】このように位置検出用の道路地図データ
と、ルート計算用地図データとを分けたのは、前者は地
図マッチングのため詳細な精度が要求され、後者は精度
よりも経路計算に必要な各種データを付属させる必要が
あるからである。また、表示用道路地図データは、２５
００分の１の地図データベースから作成された、道路、
地名、有名施設、鉄道、川等を特定する地図データ等で
構成されている。

【００２２】図３は、コントローラ７内部の機能ブロッ
ク図であり、コントローラ７は、メモリドライブ８から
所定範囲の表示用道路地図データや経路計算用リンクデ
ータを読み出す地図データ管理部７３と、タッチスイッ
チ１３から入力される目的地情報とロケータ５から入力
される車両の現在位置情報とに基づき、経路計算用リン
クデータを用いて最適経路を計算する最適経路計算処理
部７２と、地図データ管理部７３に付属しているＲＡＭ
７４と、メモリ７５と、表示制御部７６と、音声制御部
７７と、すべての処理を統括する経路誘導処理部７１と
を有する。

【００２３】ＲＡＭ７４は、各メッシュの組に対して、
当該メッシュ内のリンク同士を結ぶ経路を１本又は複数
本決定し、その経路が通る一連のメッシュを経路計算対
象メッシュとして、それらのコードを前記メッシュの組
ごとに記憶している。

【００２４】

【表１】

【００２５】上の表１は、ＲＡＭ７４の記憶構造を例示
したもので、出発地メッシュと目的地メッシュの組ごと
に、経路計算対象メッシュのコードを記憶している。こ
の記憶構造を、以下「計算対象テーブル」という。例え
ば、出発地メッシュ１と目的地メッシュ２の組に対して
は、経路計算対象メッシュのコード１，２が登録されて
いるに過ぎないが、出発地メッシュ６と目的地メッシュ
１５の組に対しては、経路計算対象メッシュのコード
４，５，６，１０，１１，１２，１３，１９，１２，１
３，１５，１６，１７，１８，１９，２２，２３，２
４，２５，２９，３０が登録されている。

【００２６】以下、計算対象テーブルを作成する手順を
説明する。なお、計算対象テーブルの作成は、車載のナ
ビゲーション装置で行うのではなく、ナビゲーション装
置を製作する工場等で行うものである。まず、第ｉ番目
のメッシュト、第ｊ番目のメッシュとを特定する。その
ため、ｉ＝１，ｊ＝２とおき、第１番目のメッシュにあ
るリンクと、第２番目のメッシュにあるリンクを、それ
ぞれ出発地リンク、目的地リンクとして特定し、経路計
算をする。なお、メッシュ内の出発地リンク、目的地リ
ンクの特定方法は、特に限定される訳ではないが、例え
ばメッシュ内の最も中央に近く位置する交差点を起点と
するリンクを特定すればよい。

【００２７】経路計算は、ダイクストラ法等により出発
地リンクと目的地リンクとの間の幾つかの経路（最適経
路を含む）を決定するために行う。すなわち出発地リン
ク又は目的地リンクの何れかを計算開始リンクとし、他
を計算終了リンクとし、計算開始リンクから計算終了リ
ンクに至るリンクコストを順次加算してリンクのツリー
を構成していき、計算終了リンクに到達するリンクコス
トの比較的少ない経路（しきい値以下の経路）を幾つか
選択する。

【００２８】次に、ｉ＝１，ｊ＝３，４，…とおき、上
と同様にして経路計算をする。以下同様にして、ｉ，ｊ
の組合せ（ｉ＜ｊ）について、第ｉ番目のメッシュにあ
るリンクと、第ｊ番目のメッシュにあるリンクを、それ
ぞれ出発地リンク、目的地リンクとして特定し、経路計
算をする。図２に即して説明すると、出発地メッシュ６
と目的地メッシュ１５の組に対しては、経路計算の結
果、リンクコストの比較的少ない経路として２つのルー
トが得られたとする。１つは、メッシュ６，１３，１
２，１９，１８，２５，２４，２３，３０，２９，２
２，１５を通る経路Ｌ₁ であり、他の１つはメッシュ
６，１３，５，４，１１，１０，１７，１６，１５を通
る経路である。したがって、出発地メッシュ６と目的地
メッシュ１５の組に対しては、両経路Ｌ₁ ，Ｌ₂ が通る
メッシュのコード４，５，６，１０，１１，１２，１
３，１５，１６，１７，１８，１９，２２，２３，２
４，２５，２９，３０が登録されている。

【００２９】なお、実施例ではｉ＜ｊという限定を付し
て計算している。これは、同じ経路であれば往復のリン
クコストは不変であることを前提としたためであるが、
実際には往きと帰りでは、リンクコストは多少変わって
くる。したがって、ｉ，ｊの全ての組合せについて計算
することが望ましい。以下、前記計算対象テーブルを用
いて、車載のナビゲーション装置で行う概略制御手順を
フローチャート（図４）を用いて説明する。

【００３０】図４の流れに従って説明すると、タッチス
イッチ１３から入力される目的地情報に基づき目的地が
設定された後（ステップＳ１）、経路誘導処理部７１は
経路計算の要求が入力されたか否かの判別をする（ステ
ップＳ２）。経路計算の要求入力は例えば図１に示す表
示装置１２に付属するタッチスイッチ１３の押圧により
なされる。

【００３１】経路計算の要求ありと判別されると、経路
誘導処理部７１はメモリドライブ８を作動させ、経路計
算ディスクＤ２から経路計算プログラムを読出し、その
計算プログラムを経路誘導処理部７１内のＳＲＡＭにロ
ードする（ステップＳ３）。次いで、最適経路計算処理
部７２は、車両の現在位置を含むメッシュと、目的地を
含むメッシュを特定し、計算対象テーブルを検索して経
路計算対象メッシュのコードを取得する。そして、取得
された経路計算対象メッシュのコードの該当する経路計
算用リンクデータを経路計算ディスクＤ２から読出し、
この読み出された経路計算用リンクデータに基づき、ダ
イクストラ法等（実施例では、ダイクストラ法の一種で
あるポテンシャル法を採用している）により現在位置か
ら前記目的地までの最適経路の計算を行う（ステップＳ
４）。ここでリンクコストを見積もるときに考慮すべき
事項として、走行距離、走行時間、高速道路の利用の有
無、右折左折回数、幹線道路の走行確率、事故多発地帯
回避、ビーコン受信機１７で受信された道路情報、その
他運転者の好みに応じて設定された事項がある。

【００３２】このようにして得られた最適経路は、一連
のリンクをつないだものとなる。次にステップＳ５にお
いて、経路誘導処理部７１は、最適経路計算処理部７２
で求められた最適経路リンクについて、ＲＡＭ７４に格
納されているリンク−表示座標変換テーブル（図示せ
ず）を参照して、各リンクを通る複数のノードの表示座
標列を取得し、メモリに記憶する。

【００３３】そして、ステップＳ６に進み、表示制御部
７６は、ステップＳ５において取得された座標列に基づ
いて最適経路を画面に表示する。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、計算対
象テーブルを検索して経路計算対象メッシュを限定し、
その限定された経路計算対象メッシュの中で経路計算処
理を行うことができる。計算対象テーブルは一度最適経
路の計算をした上で作成されたものなので、最適経路
は、この限定された経路計算対象メッシュの中を通って
いる可能性は非常に大きい。したがって、出発地と目的
地とを含む広範囲の地図を用いて最適経路を計算する場
合と比較して、同じ最適経路を探索するのに、計算時間
を大幅に減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るナビゲーション装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】メッシュで分割されたネットワーク地図であ
る。

【図３】ナビゲーション装置のコントローラの内部構成
を示すブロック図である。

【図４】ナビゲーション装置における経路計算表示手順
を説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

５ ロケータ ７ コントローラ ８ メモリドライブ １３ タッチスイッチ ７１ 経路誘導処理部 ７２ 最適経路計算処理部 ７３ 地図データ管理部 ７４ ＲＡＭ ７６ 表示制御部 Ｄ１ 地図専用ディスク Ｄ２ 経路計算ディスク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地図を一定の大きさのメッシュに分割し、
   各メッシュ単位で経路計算用リンクデータを記憶したネ
   ットワーク記憶手段と、 ネットワーク記憶手段に記憶された経路計算用リンクデ
   ータを読出して作業領域に移し、作業領域に移された経
   路計算用リンクデータに基づいて、道路地図上の２点間
   を走行する場合の最適経路を計算する経路計算手段とを
   含む、経路計算機能を有するナビゲーション装置におい
   て、 任意の２つのメッシュによってメッシュの組を構成し、
   各メッシュの組に対して、当該組に含まれる一方のメッ
   シュ内のリンク又はノードと、他方のメッシュ内のリン
   ク又はノードとの間を走行する経路を１本又は複数本決
   定し、その経路が通る一連のメッシュを経路計算対象メ
   ッシュとして、それらの経路計算対象メッシュのコード
   を前記メッシュの組に対応付けて登録している登録手段
   と、 前記経路計算手段による経路計算に先立って、出発地及
   び目的地にそれぞれ近いリンク又はノードを含むメッシ
   ュの組について、前記登録手段を検索して、経路計算対
   象メッシュのコードを獲得する手段と、 前記のようにして経路計算対象メッシュのコードが獲得
   された場合、これらのコードに基づいて経路計算対象メ
   ッシュを特定し、これらの経路計算対象メッシュ同士の
   つながった領域を経路計算領域として前記経路計算手段
   による経路計算を実行することを特徴とする経路計算機
   能を有するナビゲーション装置。