JPH08166248A - 経路計算機能付ナビゲーション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】フェリーの出港の待ち時間等の無駄時間を考慮
した信頼性の高い最適経路を取得できる経路計算装置を
提供すること。 【構成】目的地までの最適経路の計算において、経路途
中に時刻の制限のあるリンクが含まれる場合に、ディス
クには、そのリンクを通過できる時刻のデータが予め記
憶されている。経路計算は、計算途中で当該リンクを探
索することとなった場合に、現在時刻時刻に制限のある
リンクまでの走行所要時間から当該リンクに車両が到着
する到着予測時刻を求め、それと時刻データにより経路
計算した時刻に応じて変化する動的なリンクコストを算
出し、経路計算を継続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、現在地と目的地とを結
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】従来から、不案内な土地における車両で
の走行を支援するため、検出された車両の現在地をその
周辺の道路地図とともに表示するようにしたナビゲーシ
ョン装置が、車両に搭載されて用いられている。このよ
うなナビゲーション装置には、目的地を運転者が設定入
力できるものがあり、設定入力された目的地は検出され
た出発地とともに道路地図上に重ねて表示される。その
ため、運転者は、表示されている目的地に向かって走行
すれば、目的地に確実に到達することができる。

【０００３】ところが、上記ナビゲーション装置では、
目的地に到達するために走行すべき経路の選択は、運転
者自身に委ねられていた。そのため、見知らぬ土地や夜
間等における走行では、運転者自身が目的地に至る道路
の選択に迷い、最適な道路の選択に時間を要するおそれ
がある。その結果、目的地へスムーズに到達できず、目
的地に到着するのに時間がかかったり、あるいは道に迷
い込み安全に走行できないことがあった。

【０００４】そこで、運転者の負担を軽減するため、目
的地まで車両を誘導するための経路誘導機能を備えたナ
ビゲーション装置が種々開発されている（例えば柴田、
天目、下浦「ストカスティック経路探索アルゴリズムの
開発」住友電気第１４３号,p.165,１９９３年９月）。
ナビゲーションシステム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み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。

【０００５】このダイクストラ法とは、現在地から目的
地までの最適経路を計算する場合に、目的地（現在地）
に最も近いリンクを計算開始リンクとし、目的地（現在
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地図データを取得
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（道路の実長と道路種別（高速道路又は国道など
の分類）に対応した車両の標準速度とから得られる走行
時間のこと）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。そして、このようにして求め
られた経路が最適経路として表示される。そのため、こ
の表示されている最適経路に沿って走行すれば、確実に
目的地に到達することができるので、道を知らない運転
者にとって便利である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この最適経
路の計算において、目的地に到着する途中経路に時刻の
制限が加わるような道路又は海路、例えば経路の途中に
カートレインやフェリー等を利用する場合は、その正確
性を欠いていた。なぜなら、フェリー等の埠頭からの出
港時刻は、フェリーを運行するフェリー会社等によって
予め決められたものであり、車両がフェリー乗り場に到
着したからといって、搭乗者の都合に合わせてすぐにフ
ェリーが出港するとは限らない。したがって、フェリー
やカートレイン等を利用する場合は、その出港又は出発
までの待ち時間を経路計算において考慮に入れなければ
ならないからである。

【０００７】従来の経路計算では、このフェリーに乗船
するときの出港までの待ち時間を考慮せず、フェリー航
路の所要時間をひとつのリンクコストとして計算してい
た。経路計算において、経路途中にフェリー航路を利用
しない場合を含む経路計算とフェリー航路を利用する場
合を含む経路計算とを比較したとき、仮に後者の方を経
路全体の所要時間は短いと計算し、それを最適経路とし
て選択したとする。しかし、実際には車両がフェリー乗
り場に到着してもフェリーの出港までの待ち時間が長く
かかり、経路途中にフェリー航路を利用する場合の方
が、かえってそれを利用しない場合よりも、経路全体の
所要時間は長くなることがある。

【０００８】そこで、本発明の目的は、フェリーの出港
の待ち時間等の無駄時間を考慮した信頼性の高い最適経
路を取得できる経路計算装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明にかかる構成は、車両の現在地を検出する位置
検出手段と、目的地を設定入力する目的地入力手段と、
経路計算用道路地図データが予め記憶された地図記憶手
段と、上記目的地入力手段から目的地が入力されると、
上記地図記憶手段に記憶されている経路計算用道路地図
データを読出し、上記目的地入力手段から入力された目
的地及び上記位置検出手段で検出された車両の現在地に
それぞれ最も近いリンクの間の経路を計算する経路計算
手段とを含む経路計算装置であって、時刻を得る時刻取
得手段と、時刻に制限があるリンクにおいて、そのリン
クを通過可能な時刻が予め記憶されている時刻データ記
憶手段とを備え、上記経路計算手段は、前記時刻取得手
段により得られる現在時刻及び経路計算の過程で求めら
れる時刻に制限のあるリンクまでの走行所要時間に基づ
いて、当該時刻に制限のあるリンクに到着する時刻を予
測し、この到着予測時刻を上記時刻データ記憶手段に記
憶されている時刻データに割り当てることにより当該リ
ンクの動的なリンクコストを求めて最適経路を計算する
ものであることを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】上記発明の構成によれば、経路を計算するため
の道路地図データを記憶されたデータベースを持ち、車
両の現在地を位置検出機能によって検出し、目的地入力
機能から目的地が入力されると、ディスクに記憶されて
いる経路計算用道路地図データを読出して、目的地及び
車両の現在地にそれぞれ近いリンクの間の経路を計算す
る。

【００１１】このとき、経路途中に時刻の制限のあるリ
ンクが含まれる場合に、ディスクには、そのリンクを通
過できる時刻のデータが予め記憶されている。経路計算
では、計算途中で当該リンクを探索することとなった場
合に、時刻取得手段により得られる現在時刻に、経路計
算の過程で求められる時刻に制限のあるリンクまでの走
行所要時間を加えることにより、当該リンクに車両が到
着する到着予測時刻を求める。そして、時刻データ記憶
手段によって記憶されている時刻データと到着予測時間
の差分を算出する。その差分は当該リンクに進入する前
の待機時間になるため、それを当該リンクのリンクコス
トに加算する。これは、経路計算した時刻に応じて変化
するリンクコストであるという意味で「動的なリンクコ
スト」ということにする。

【００１２】そして、その当該リンクを含む経路計算を
継続し、搭乗者に最適経路を示す。

【００１３】

【実施例】以下では、本発明の実施例を、添付図面を参
照して詳細に説明する。図３は、本発明の経路計算装置
が適用されたナビゲーション装置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
の走行を支援するために用いられるものである。このナ
ビゲーション装置本体１には、予め経路計算用道路地図
データと、経路ネットワークデータ及びフェリー等の時
刻表データを格納したディスクＤから記憶データを読み
出すＣＤドライブ２と、方位センサとしてのＧＰＳ受信
機５や車速センサとしてのエンジンコントロールユニッ
ト（ＥＣＵ）６と、地図や車両の表示を行うディスプレ
ィ３と、さらに初期データ等を設定するためのジョイス
ティックリモコンキー（以下、リモコンキーという）４
等とが接続される。

【００１４】また、ナビゲーション装置本体１内部に
は、所定範囲の道路データの読み出し、経路ネットワー
クデータを利用した最適経路の計算、車両の誘導をする
ための表示用データの作成、及びＧＰＳ受信機５、ＥＣ
Ｕ６の制御等の種々の制御を行うコントローラ１６を有
する。本コントローラ１６は、本装置の制御を統制する
ＣＰＵ１６１（中央処理装置）と、ワークエリアを確保
するＳＲＡＭ１６２及びＤＲＡＭ１６３が備えられてい
る。

【００１５】また、コントローラ部１６の周辺は、ディ
スクＤからＣＤドライブ２を経由して地図データが入力
されるメモリ制御部１１と、地図や車両の表示を行うデ
ィスプレィ３にその表示データを出力する表示制御部１
２と、リモコンキー４からの信号を入力する入力処理部
１３と、車両の位置を検出を行うＧＰＳ受信機５、ＥＣ
Ｕ６より方位、車速情報を入力する車両位置検出部１４
と、音声出力装置７へ音声信号を出力する音声制御部１
５とから構成される。これら各処理部への信号、又は各
処理部からの信号は全てコントローラ１６内のＣＰＵ１
６１によって制御される。

【００１６】ディスクＤは、ＣＤ−ＲＯＭ、フロッピー
ディスク、ミニディスク、ＩＣカード又は光磁気ディス
ク等でもよく、道路地図（高速自動車国道、都市高速道
路、一般国道、主要地方道、一般都道府県道、指定都市
の一般市道、その他の生活道路を含む）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を組み合わ
せたデータ（地図データベースという）を記憶してい
る。その他、鉄道、川、地名欄、有名施設、運転者が予
め登録した地点、等高線等の表示用の背景データを含ん
でいてもよい。

【００１７】地図データベースは、それぞれの主要交差
点同士を結んだリンクに関する各種データ（経路ネット
ワークデータという）を記憶している。経路ネットワー
クデータは、経路ネットワークテーブルの形で記憶され
ている。経路ネットワークテーブルには、各リンクの識
別番号（リンク番号）、リンク長（リンク距離）、高速
道路一般道路等の道路種別、そのリンクの始点と終点の
座標、交差点形状、そのリンクの終点に接続される１本
又は複数本の退出リンクへのアークコスト及び退出リン
クへのポインタ等が含まれている。

【００１８】ここで、「ノード」とは、一般に道路の交
差点や折曲点を特定するための座標位置のことであり、
交差点を表すノードを交差点ノード、道路の折曲点（交
差点を除く）を表すノードを補間点ノードという。「リ
ンク」は始点ノードと終点ノードをつないだものであっ
て、道路の形に沿った方向付きの折れ線ベクトルと理解
できる。

【００１９】リンクの終点から、このリンクに接続され
る次のリンクを見た場合のこの次のリンクを「退出リン
ク」、リンクの始点から、このリンクに接続する前を見
た場合のこの前のリンクを「進入リンク」という。ま
た、ディスクＤは、本発明に特有のフェリー等の時刻表
データを記憶している。表１に示すようにフェリーが出
港する地点をノードとし、その出港する時刻がそれぞれ
決められている。これらは、そのフェリーを運行するフ
ェリー会社等によって決定されているものであり、曜日
（土曜日、日曜日）又は日（正月、盆、ゴールデンウィ
ーク等）によるダイヤ変更、休航等の情報も含まれてい
る。

【００２０】

【表１】

【００２１】以下に、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を用いて説明する（図４
参照）。まず、リモコンキー４から入力される目的地情
報に基づいて目的地が設定された後（ステップＳ１）、
ＣＰＵ１６１は経路計算の要求がなされたか否かの判別
をする（ステップＳ２）。

【００２２】経路計算の要求がありと判別されると、Ｃ
ＰＵ１６１はメモリ制御部１１へその旨を伝えメモリ制
御部１１は、ＣＤドライブ２を作動させ、経路計算プロ
グラム及び経路計算用地図データをディスクＤより読み
出し、コントローラ部１６内のＳＲＡＭ１６２へロード
する（ステップＳ３）。次にＣＰＵ１６１は、現在車両
位置と目的地位置より経路計算開始リンクと経路計算終
了リンクを決定する（ステップＳ４）。決定した後、経
路計算用リンクデータに基づきダイクストラ法の一種で
あるポテンシャル法によって現在位置から目的地までの
最適経路計算を行う（ステップＳ５）。すなわち、出発
地リンクから始まるトリーを全て探索し、トリーを構成
するリンクのリンクコストをそれぞれ加算して、各リン
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
し、計算を行う。

【００２３】次にステップＳ６において、ＣＰＵ１６１
は、求められた最適経路リンクについて対応する座標列
に変換する。そして、最適経路表示の要求の有無を判別
し（ステップＳ７）、地図表示の要求がある場合、座標
列に基づいて最適経路をディスプレィ３に表示する（ス
テップＳ８）。ここに、ステップＳ５の最適経路計算処
理を図１及び図２にしたがって詳細に説明する。

【００２４】まず、図１のステップＳ２１ではトータル
コストを初期化する。トータルコストとは、出発地から
当該リンクまでつながった経路上のコストを総和したも
の、すなわち、出発地リンクから当該リンクへの到達コ
ストのことである。ここでは、トータルコストを無限大
（実際には、メモリのビット数で決まる最大値）にす
る。

【００２５】次に、出発地リンクをバケットアドレス０
に格納する（ステップＳ２２）。バケットとは、複数の
データ群が含まれるブロックのことであり、この場合、
ディスクＤよりＳＲＡＭ１６２へ転送された経路ネット
ワークテーブルと同意である。つまり、出発地リンクを
バケットアドレス０に格納するとは、経路ネットワーク
テーブルのアドレス０に格納することである。

【００２６】次に、カレントバケットを０にする。カレ
ントバケットとは、ファイル上において、ポテンシャル
法により経路計算を行うときに、アクセスされているバ
ケットのことであり、この場合、上記のバケットアドレ
ス０がカレントバケットに対応する。次に、カレントバ
ケットの先頭からリンクを取り出し、カレントリンクと
する（ステップＳ２４）。カレントリンクとは、計算
上、アクセスされているリンクのことであり、この場
合、出発地リンクを示し、このリンクより経路計算を開
始する。

【００２７】次に、カレントバケットは空か否かの判定
を実施し（ステップＳ２５）、カレントバケットが空な
ら、次のステップである目的地リンクは探索済か否か
（ステップＳ２６）の判別処理へ進み、済でなければ、
カレントバケットを１進ませ、次のアドレスのバケット
を検索し（ステップＳ２７）、ステップＳ２５へ戻る。
ステップＳ２６において、目的地リンクは探索済であれ
ば、最適経路計算は終了となる。

【００２８】ステップＳ２５でカレントバケットが空で
なければ、カレントリンクが目的地リンクであるか否か
（ステップＳ２８）の判別処理に進む。カレントリンク
が目的地リンクであれば、この場合も最適経路計算は終
了となる。カレントリンクが目的地リンクでなければ、
図２のステップＳ２９へ進む。以下の処理では、カレン
トリンクに接続されている次のリンクである退出リンク
をひとつずつ取り出し、各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していく。すなわち、カ
レントリンクの退出リンクを探索し、その全部が探索
（ステップＳ３０）済であれば、図１のステップＳ２７
に進み、済でなければ、カレントリンクがフェリーリン
クか否かの判別処理（ステップＳ３１）となる。ここ
で、フェリーリンクとは、フェリーに乗って車両が移動
するリンクを示す。

【００２９】カレントリンクがフェリーリンクであれ
ば、出発地リンクからカレントリンクへの到達コストで
あるカレントリンクのトータルコストより当該フェリー
リンクへの到着時刻を予測し（ステップＳ３２）、否で
あれば、ステップＳ３５へ進む。このステップＳ３２の
処理では、経路計算を実施している現在の時刻を出発時
刻と仮に設定して、この出発時刻にカレントリンクのト
ータルコストを加えたものをフェリーリンクへの到着時
刻、つまり車両がフェリー乗り場に到着する予測時刻と
する。

【００３０】次に、予めデータに入力されたフェリーダ
イヤとステップＳ３２で求めたフェリー乗り場への到着
予測時刻よりフェリーに乗船するための待ち時間を得る
（ステップＳ３３）。ここでの計算方法は、フェリーダ
イヤの各出港時刻と前記到着予測時刻に手続きのための
一定時間（例えば、１５分とする）を加えた時刻とを比
較し、フェリーダイヤの各出港時刻が到着予測時刻より
遅く、かつ到着予測時刻に直近の出港時刻を選択するよ
うにする。ここで、到着予測時刻に手続き時間を加えた
理由は、フェリーに乗船するための乗船手続きを考慮に
入れたものであり、車両がフェリー乗り場に到着して
も、フェリーの乗船切符を購入したり、車両をフェリー
の中に移動したりしなければならず、すぐに乗船、出港
できるとは限らないからである。

【００３１】そして、本車両が乗船するフェリーの出港
時刻が上記より決定されれば、その出港時刻から到着予
測時刻に手続き時間を加えた時刻の差分をとり、これを
車両がフェリー乗り場に到着してからフェリーに乗船す
るまでの待ち時間とする。一例を示すと、車両が到着し
たフェリーリンクのノード番号は１２３であり、曜日は
月曜とする（表１参照）。ここでは、フェリーダイヤよ
り出港時刻が８：００，９：００，１０：００と決めら
れており、車両のフェリー乗り場への到着予測時刻が、
７：５０と先の計算から求められたとする。ここでは、
到着予測時刻の７：５０に乗船手続き時間である１５分
を加えた時刻８：０５と出港時刻を比較するので、ここ
での本車両が乗船するフェリーの出港時刻は、９：００
を選択する。そして、この出港時刻９：００から８：０
５の差分をとり、車両のフェリーに乗船するまでの待ち
時間は５５分であるとする。

【００３２】次のステップＳ３４では、ステップＳ３３
で求めたフェリーの待ち時間をカレントリンクであるフ
ェリーリンクのリンクコストに加える。このように、フ
ェリーリンクのリンクコストに、フェリー出港までの待
ち時間を算出して加えることにより、動的なリンクコス
トを得ることができ、より実際の経路走行に近い経路計
算ができる。

【００３３】以下、通常どおりの経路計算を行う。ステ
ップＳ３５では、カレントリンクの退出リンクを探索
し、一つの退出リンクを特定する。特定された退出リン
クのリンクコストとカレントリンクのトータルコストを
加え、これをＡとおく。このＡと退出リンクのトータル
コストと比較し（ステップＳ３７）、Ａが大きければ、
ステップＳ２９に戻り、カレントリンクの別の退出リン
クを探索する。逆に、Ａが小さければ、Ａを退出リンク
のトータルコストとおく（ステップＳ３８）。

【００３４】退出リンクのトータルコストが格納される
バケット（バケットＢとする）は、ステップＳ３９から
ステップＳ４２の処理において、この処理が実行される
度にそのつど設定され、退出リンクのトータルコストを
格納する。まず、この退出リンクのトータルコストを格
納するバケットを選択する（ステップＳ３９）。バケッ
トＢ以外のバケットに退出リンクのトータルコストが格
納されているかを判別し（ステップＳ４０）、格納され
ていれば、バケットＢ以外のバケットから退出リンクの
トータルコストを除去し（ステップＳ４１）、ステップ
Ｓ３８で置換された退出リンクのトータルコストをバケ
ットＢに格納する（ステップＳ４２）。ステップＳ４０
で、バケットＢに退出リンクのトータルコストが格納さ
れていなければ、ステップＳ４１に進む。

【００３５】バケットＢに退出リンクのトータルコスト
が、バケットＢに格納されれば、カレントリンクの次の
退出リンクについて探索を続ける。このようにして、カ
レントリンクの退出リンクの経路探索が終了すれば、カ
レントバケットを１進め（図１のステップＳ２７参
照）、次のリンクについて同様に探索を実施し、最短経
路のトリーを形成していく。

【００３６】以上のように、経路の途中に、出港の時刻
が予め設定されているフェリー等を利用する可能性があ
る場合、フェリーダイヤと当該リンクのトータルコスト
よりフェリー出港の待ち時間を計算により求め、その値
をフェリーリンクに加えて動的なコストを得て経路計算
を実施する。よって、従来ではフェリー乗船時の待ち時
間を考慮せずに経路計算を行っていたため、フェリーを
利用した方が最短であるという誤った情報を搭乗者に示
していた場合があった。上記の方法により、フェリーの
利用の判断は正確なものとなり、目的地までの最適経路
を搭乗者に示すことができる。

【００３７】上記の実施例では、海路をリンクとするフ
ェリーの利用について説明したが、これが鉄道を用いて
車両を運搬するカートレインを利用についての場合や、
船舶が通過するときに橋げたを開閉する、いわゆる可動
橋を渡るときに橋げたの開閉時間が決められている場合
等であっても構わない。また、上記の実施例では、車載
装置による経路計算について説明したが、一般家庭やオ
フィス内の装置（例えばパソコン）を使って同様に最適
経路計算を実施し、結果として得られた経路データのみ
を車載装置に渡し、車両の走行に利用しても構わない。

【００３８】また、上記の実施例では、車両の位置検出
装置として、ＧＰＳ受信機５とＥＣＵ６を示したが、Ｇ
ＰＳ受信機５単独で位置検出してもよく、方位センサや
距離センサとＧＰＳ受信機５とを併用して位置を検出し
てもよい。その他、本発明の要旨を変更しない範囲で種
々の変更を施すことが可能である。

【００３９】

【発明の効果】従来の経路計算では、時刻に制限のある
リンクのリンクコストを通常のリンクコストとして計算
し、時刻に制限のあるリンクに進入する前の待機時間を
考慮しなかったため、結果的に全体の経路所要時間が長
くなる方を選択していた場合があったが、本発明によ
り、時刻に応じて変化する動的なリンクコストを得て経
路計算することにより、より信頼性のある正確な経路を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ナビゲーション装置で行う最適経路計算を示す
フローチャート図である。

【図２】ナビゲーション装置で行う最適経路計算を示す
フローチャート図である。（図１の続き）

【図３】本発明の１実施例にかか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４】ナビゲーション装置で行う概略制御手順を示す
フローチャート図である。

【符号の説明】

Ｄ ディスク １ ナビゲーション装置本体 ２ ＣＤドライブ ３ ディスプレィ ４ リモコンキー ５ ＧＰＳ受信機 ６ ＥＣＵ １１ メモリ制御部 １２ 表示制御部 １４ 車両位置検出部 １６ コントローラ １６１ ＣＰＵ １６３ ＤＲＡＭ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の現在地を検出する位置検出手段と、 目的地を設定入力する目的地入力手段と、 経路計算用道路地図データが予め記憶された地図記憶手
   段と、 上記目的地入力手段から目的地が入力されると、上記地
   図記憶手段に記憶されている経路計算用道路地図データ
   を読出し、上記目的地入力手段から入力された目的地及
   び上記位置検出手段で検出された車両の現在地にそれぞ
   れ最も近いリンクの間の経路を計算する経路計算手段と
   を含む経路計算装置であって、 時刻を得る時刻取得手段と、 時刻に制限があるリンクにおいて、そのリンクを通過可
   能な時刻が予め記憶されている時刻データ記憶手段とを
   備え、 上記経路計算手段は、前記時刻取得手段により得られる
   現在時刻及び経路計算の過程で求められる時刻に制限の
   あるリンクまでの走行所要時間に基づいて、当該時刻に
   制限のあるリンクに到着する時刻を予測し、この到着予
   測時刻を上記時刻データ記憶手段に記憶されている時刻
   データに割り当てることにより当該リンクの動的なリン
   クコストを求めて最適経路を計算するものであることを
   特徴とする経路計算装置。