JPH0914985A

JPH0914985A - 経路探索方法および装置

Info

Publication number: JPH0914985A
Application number: JP16513495A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Miyamoto; 芳彦宮本; Hiroshi Takenaga; 寛武長; Kenichiro Yamane; 憲一郎山根
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 1997-01-17

Abstract

(57)【要約】【目的】経路探索において探索領域を削減させることに
より、計算効率の良い経路探索方法および装置を提供す
ることを目的とする。【構成】出発地点及び目的地点を入力する入力手段と、
道路網のデータを記憶している道路地図データを有し、
前記道路地図データに基づき前記出発地点から前記目的
地点までの経路を探索する経路探索装置において、前記
道路地図データに基づいて、前記出発地点と前記目的地
点との間に局所目的地点を少なくとも１つ設定する局所
目的地点設定手段と、前記道路地図データに基づいて、
前記出発地点及び目的地点を含め前記局所目的地点設定
手段により設定された局所目的地点の相隣接する地点間
の部分経路を探索しそれら部分経路をつなぎ合わせるこ
とにより出発地点から目的地点までの経路を求める経路
探索手段とを備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は道路地図データに基づい
て、出発地点から目的地点までの経路を求める経路探索
方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】道路のノード間をリンクで結んだ道路ネ
ットワークにおいて、出発ノードから目的ノードまでの
最適経路を探索するアルゴリズムとして、ダイクストラ
の方法やＡ* アルゴリズムなどが提案されている（参考
文献：TECHNICAL REPORT OF IEICE,CAS93-60,1993にお
ける「経路誘導における最短路問題の解法について」)。
ダイクストラの方法では、道路ネットワークの各ノード
は出発ノードからそのノードに至るまでの経路のコスト
（旅行時間，距離等）を表すラベルが更新され、このラ
ベルが最短となるノードを常に探索していきながら、探
索の終了したノードを探索用のメモリに格納し、出発ノ
ードを中心にちょうど同心円状に探索領域が目的ノード
まで広がっていき、各ノードで探索の足がどのノードか
ら入ってきたかを覚えておくことにより、出発ノードか
ら目的ノードまでの最適経路を求めることができた。こ
の方法で求められる経路は常に最短となることが証明さ
れている。

【０００３】また、Ａ* アルゴリズムは、ほとんどダイ
クストラ法と同じである。しかしながら、ダイクストラ
法ではラベルが最短となるノードを探索していくが、Ａ
* アルゴリズムではこのラベル（ダイクストラ法）にそ
の地点から目的地点までの予測される最短路の長さを加
算し、この加算されたラベルが最短となるノードを探索
していくのである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらダイクス
トラの方法による探索においては、その探索領域が出発
地点から同心円状に広がっていくので、計算に無駄な部
分が多くなるという問題点がある。また、Ａ* アルゴリ
ズムによる探索においても、その探索領域は楕円状に広
がっていくので、計算に無駄な部分が多くなるという問
題点がある。

【０００５】そこで本発明は上記問題点を解消するため
になされたもので、従来から用いられている経路探索ア
ルゴリズムの計算量の減少を図ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は出発地点及び目的地点を入力する入力手段
と、道路網のデータを記憶している道路地図データを有
し、前記道路地図データに基づき前記出発地点から前記
目的地点までの経路を探索する経路探索装置において、
前記道路地図データに基づいて、前記出発地点と前記目
的地点との間に局所目的地点を少なくとも１つ設定する
局所目的地点設定手段と、前記道路地図データに基づい
て、前記出発地点及び目的地点を含め前記局所目的地点
設定手段により設定された局所目的地点の相隣接する地
点間の部分経路を探索しそれら部分経路をつなぎ合わせ
ることにより出発地点から目的地点までの経路を求める
経路探索手段とを備えたことを特徴とする経路探索装
置。

【０００７】

【作用】本発明では、前記局所目的地点設定手段により
局所目的地点を設定し、出発地点及び目的地点を含めこ
れら局所目的地点の相隣接する部分経路を探索して、そ
の部分経路をつなげることにより、出発地点から目的地
点までの経路を求めている。そのため、本発明の探索領
域は、直接的に出発地点から目的地点までの経路を探索
するときの探索領域と比べて少なくなる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【０００９】図１は本発明に係る管理センタ側の経路誘
導システムの全体構成図である。

【００１０】車載機１０２では、車両１０１の現地点と
目的地点の情報を道路管理センタ１０３へ送信する。入
力手段１０４では、車載機１０２から送信された車両10
1の現地点と目的地点の情報の受信および、経路探索で
使用されるコストを決定する経路探索属性（リンク距
離，旅行時間，料金等に掛けられる重み）と最適な局所
目的地点を設定するための局所目的地点設定属性（局所
目的地点数，道路種別，ノード分布，渋滞リンク分布
等）とで構成する経路計算属性の入力が行われる。経路
計算手段１０５は、入力手段１０４により得られた車両
１０１の現地点と目的地点の情報と経路計算属性を基
に、道路地図データ１０６を利用して出発ノードから目
的ノードまでの経路計算する。

【００１１】経路計算手段１０５は、出発ノードから目
的ノードまでの間で局所目的地点を設定する局所目的地
点設定手段１０８と、局所目的地点間の部分経路を探索
して全体の経路を求める経路探索手段１０９とで構成さ
れる。道路地図データ１０６には、道路網のデータとし
て、例えば全国を２次メッシュに分割したものが記憶さ
れている。表示手段１０７では、経路計算手段１０５に
より計算された経路を地図に重ねて画面表示を行うとと
もに、車載機１０２へと経路計算結果を送信する。

【００１２】図２は、本発明の経路計算手段の処理の流
れを示す図である。

【００１３】本発明の経路計算手段１０５では、入力手
段１０４により出発ノード（車両の現地点）・目的ノー
ド（目的地点）情報及び経路計算属性が設定され（ステ
ップ２０１）、次にこれら情報と属性に基づいて、出発
ノード・目的ノード間の局所目的地点が局所目的地点設
定手段１０８により計算（ステップ２０２）され、経路
探索手段１０９では、この局所目的地点間の部分経路を
求め(ステップ２０３)、最後に部分経路を出発ノードか
ら順番につなぎ合わせて全体の経路を得る。

【００１４】本発明の第一の特徴は経路計算手段１０５
に局所目的地点設定手段１０８を設けたことにある。

【００１５】図３，図４を用いて局所目的地点設定手段
１０８について説明する。

【００１６】まず、入力手段１０４で設定された局所目
的地点設定属性により、所定の距離ｍ１，ｍ２，ｍ３を
得る（ステップ３０１）。この局所目的地点設定属性値
には、ｍ１，ｍ２，ｍ３の値，局所目的地点数，道路種
別，渋滞リンク分布などがある。また、ｍ１，ｍ２，ｍ
３の値は、基本となる初期値があらかじめ決められてい
て、その値を出発・目的ノード間に存在するノードの分
布によって加減して求める方法、渋滞リンクの分布によ
って加減して求める方法とから計算しても良い。続い
て、入力手段１０４より得られた出発ノードと目的ノー
ドの情報を基に（図５に示した線分集合の設定処理にし
たがって）、出発ノード・目的ノードを結ぶ線分の集合
を得る（ステップ３０２）。ここで、最も簡単な線分集
合とは、例えば出発ノード・目的ノード間にある領域の
中に車両が進入できない部分がない場合で、出発ノード
・目的ノードを結ぶ線分ＯＤのただ１本のみの場合であ
る。線分集合の要素が複数本になる場合については後述
する。続いて、ステップ３０２で求めた線分を所定の長
さｍ１で分割し、ｋ個の分割点を線分上に得る（ステッ
プ３０３）。図４のＡ１とＡ２の●印で示した地点が分
割点である。分割点の設定後、局所目的地点を設定する
（ステップ３０４）。

【００１７】局所目的地点の選択条件は、図４（ａ）の
各分割点の前後の距離ｍ２以内の斜線領域、あるいは、
図４（ｂ）の各分割点の半径ｍ２以内の斜線領域に存在
する（１）各分割点の最近傍にあるノード、（２）局所
目的地点設定属性で決められた道路属性のノード、
（３）渋滞の軽いリンクに接続されているノード、など
とする。これら条件の１つもしくは複数を組み合わせて
局所目的地点を選択する。図４（ａ）のＢ１とＢ２の□
印で示した局所目的地点は、図４（ａ）の斜線を施した
領域に存在し、国道以上の属性のノードで、各分割点に
最も近いノード、を条件として得た例である。局所目的
地点の計算は、出発ノードから目的ノードまでの全ての
分割点に対して同様に行われ、表示手段１０７に道路地
図とともに局所目的地点を出力する（ステップ３０
５）。もし、局所目的地点が適当である場合には局所目
的地点計算処理を終了し、もしもセンタ側で「この地点
は通行させたくない」、あるいは「こちらの地点を通行
させたい」場合は、局所目的地点の一部もしくは全部を
変更しても良い（ステップ３０６）。変更は例えば、マ
ウス操作またはキーボード入力により、局所目的地点を
設定することにより行う（ステップ３０７）。そして、
ステップ３０５に戻り、センタ側の利用者は満足するま
で変更を繰り返すことができる。

【００１８】図５は、局所目的地点計算処理において出
発ノード・目的ノード間の線分集合を設定する処理を概
説するためのフローチャートである。これを、図６，図
７を用いて説明する。

【００１９】初期状態として、出発ノードＯと目的ノー
ドＤを結ぶ線分ＯＤを新たに空の線分集合に加える（ス
テップ５０１）。次に、線分集合の中で海や川や湖など
の車両が進入できない領域と交差している線分を探す。
全ての線分が交差していなければ処理を終了し、それま
でに得られた線分集合が局所目的地点計算処理において
使用できる線分集合である。もし交差している線分があ
るならば、次のステップへと進む（ステップ５０２）。

【００２０】進入不可領域と交差している線分をＯ′
Ｄ′とし、その交点をＰ１，Ｐ２とする（ステップ５０
３）。図７に示すように、進入不可領域は線分Ｐ１Ｐ２
により２つに分割されることになる。そして、この２つ
の領域の面積を比較し、面積の小さい方（領域Ｓ）を選
択する（ステップ５０４）。

【００２１】次に、線分Ｐ１Ｐ２の中点Ｈを垂線の足と
して、領域Ｓ方向に線分Ｐ１Ｐ２の垂直二等分線を引
き、この垂直二等分線と領域Ｓとの交点の中で垂線の足
Ｈから最も離れた交点をＰ３とする（ステップ５０
５）。Ｐ３とＨとを結ぶ直線上の点で、Ｐ３からｍ３の
距離だけ離れている２つの点のうち、Ｈからの距離が遠
い点をＱとする(ステップ５０６)。線分Ｏ′Ｄ′の端点
とＱとで新たな線分Ｏ′Ｑ′，Ｄ′Ｑ′を作り、線分集
合に加え、代わりに線分Ｏ′Ｄ′を線分集合の中から取
り除き（ステップ５０７）、ステップ５０２へと戻り、
線分集合の中で進入不可領域と交差するものがなくなる
まで処理を繰り返す。以上、図５に示す処理を施すこと
により、出発ノード・目的ノード間に進入不可領域があ
る場合でも遠回りするような無駄な経路を探索するのを
避けることができる。

【００２２】以上のような処理により求められる局所目
的地点を用いて出発ノードから目的ノードまでの経路を
経路計算手段１０９で計算する。

【００２３】図８は本発明の経路計算手段１０９におけ
る第１の経路探索処理手順を示すフローチャートであ
る。

【００２４】入力手段１０４より、車載機１０２から上
がってきた出発ノードと目的ノードの情報と、センタ側
で入力された経路探索で使用する経路計算属性値とを得
る（ステップ８０１）。各属性値としては、経路探索で
使用されるコストの要素であるリンクの距離，旅行時
間，通行料金，道幅，道路種別に掛かる重みの配分値な
どの経路探索属性や、最適な局所目的地点を設定するた
めに、局所目的地点の計算で用いられるｍ１，ｍ２，ｍ
３の値や、局所目的地点が属しているレベルの道路種別
（一般国道，高速道路）などの局所目的地点設定属性が
ある。続いて、局所目的地点計算処理により、ｋ個の局
所目的地点Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３・・・，Ｂｋを得る（ステ
ップ８０２）。経路探索処理では、まず、初期操作とし
て、出発ノードから探索の足を伸ばし、最初の局所目的
地点Ｂ１までの部分経路を求める（ステップ８０３）。
そして、同様に局所目的地点Ｂ１から探索の足を伸ば
し、次の局所目的地点Ｂ２までの部分経路を計算、さら
に、局所目的地点Ｂ２から探索の足を伸ばし、次の局所
目的地点Ｂ３までの部分経路を計算、といった順番で部
分経路を計算し、局所目的地点Ｂ（ｋ−１）からＢｋへ
の部分経路まで求める（ステップ８０４，８０５，８０
６，８０７）。最後に、局所目的地点Ｂｋから探索の足
を伸ばし、目的ノードまでの部分経路を計算し（ステッ
プ８０８）、以上求めた部分経路を出発ノードから目的
ノードまでつなぎ合わせて、全体の経路を得る（ステッ
プ８０９）。

【００２５】図１０は、この経路探索の様子を示してい
る。図に示したように、出発ノードから次のノードへ、
さらに次のノードからその次のノードへと順番に探索を
行い全体の経路を得る。

【００２６】この第１の経路探索処理を用いた方法で
は、設定された局所目的地点の数だけ探索が行われる。
探索の回数を減らす工夫をして、計算の手間を削減した
のが、次で説明する第２の経路探索処理を用いた方法で
ある。

【００２７】図９は、本発明の経路探索手段１０９にお
いて第２の経路探索処理手順を示すフローチャートであ
る。

【００２８】まず、入力手段１０４より、車載機１０２
から上がってきた出発ノードと目的ノードの情報と、セ
ンタ側で入力された経路探索で使用する経路計算属性値
とを得る（ステップ９０１）。続いて、局所目的地点計
算処理により、ｋ個の局所目的地点Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，
・・・，Ｂｋを得る（ステップ９０２）。経路探索処理
では、まず、初期操作として、最初の局所目的地点Ｂ１
から探索の足を伸ばし、その両隣にある出発ノードおよ
び次の局所目的地点Ｂ２までの部分経路を求める（ステ
ップ９０３）。そして、同様に、局所目的地点Ｂ３から
探索の足を伸ばし、その両隣にある局所目的地点Ｂ２お
よびＢ４までの部分経路を計算、さらに、局所目的地点
Ｂ５から探索の足を伸ばし、その両隣にある局所目的地
点Ｂ４およびＢ６までの部分経路を計算、といった順番
で奇数番目の局所目的地点からその両隣の偶数番目の局
所目的地点へと部分経路を計算する（ステップ９０４，
９０５，９０６，９０７）。ｋが偶数の場合、局所目的
地点Ｂ(ｋ−１)をもって両隣への探索を終了し、最後
に、目的ノードから局所目的地点Ｂｋまでの部分経路を
計算して部分経路の探索を終える。また、ｋが奇数の場
合は、局所目的地点Ｂｋをもって両隣への探索を終了
し、部分経路の探索も終える(ステップ９０８,９０
９）。以上求めた部分経路を出発ノードから目的ノード
までつなぎ合わせて、全体の経路を得る（ステップ９１
０）。

【００２９】図１１は、この経路探索の様子を示してい
る。図に示したように、奇数番目の局所目的地点からそ
の両隣の偶数番目の局所目的地点へと２つの探索を行
う。この第２の経路探索処理を用いた方法では、単純に
考えると設定された局所目的地点の数の半分の回数だけ
探索が行われる。つまり、第１の経路探索処理を用いた
方法の約半分の計算で経路を求めることができる。

【００３０】図１２，図１３，図１４は従来のダイクス
トラの方法による探索領域と、本発明の経路探索手法に
よる探索領域との比較である。図１２では、従来のダイ
クストラの方法による経路の探索領域を示した。出発ノ
ードＯから同心円状に探索の足が伸ばされ、探索の足が
目的ノードＤに達した場合に探索を終了する。探索領域
は斜線を施した部分Ｓ１である。

【００３１】図１３では、本発明の経路計算手段におい
て第１の経路探索処理を用いた方法による探索領域を示
した。出発ノードから１番目の局所目的地点への部分経
路、さらに１番目から２番目の局所目的地点への部分経
路、と順番に経路を探索していく。探索領域は斜線を施
した部分Ｓ２である。

【００３２】図１４では、本発明の経路計算手段におい
て第２の経路探索処理を用いた方法による探索領域を示
した。１番目の局所目的地点からその両隣の出発ノード
と２番目の局所目的地点への部分経路、さらに３番目の
局所目的地点からその両隣の２番目と４番目の局所目的
地点への部分経路、と奇数番目の局所目的地点を中心と
して順番に経路を探索していく。探索領域は斜線を施し
た部分Ｓ３である。Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を比較してみる
と、従来のダイクストラの方法を用いた場合の領域Ｓ１
に比べて本発明を用いた場合の領域Ｓ２，Ｓ３の方が明
らかに探索領域が小さくなっている。さらに、本発明の
第１の経路探索処理を用いた場合の領域Ｓ２に比べて、
本発明の第２の経路探索処理を用いた場合の領域Ｓ３の
方が探索領域がほとんど半分になっている。

【００３３】探索領域が少なくなっているということ
は、その分計算処理も少なくて済むことになり、本発明
を用いることにより、経路探索の計算の効率が従来より
も上がることがわかる。

【００３４】

【発明の効果】本発明の経路探索装置では、出発地点か
ら目的地点までの最適経路を探索する場合に、探索領域
を削減でき、これより、探索のための計算量は減り、計
算の効率が向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例を示す全体構成図である。

【図２】本発明の経路計算手段の処理の流れを示す図で
ある。

【図３】本発明の経路計算手段における局所目的地点計
算処理手順を概説するためのフローチャートである。

【図４】出発ノードと目的ノードとの間の局所目的地点
計算処理の説明図である。

【図５】局所目的地点計算処理において出発ノード・目
的ノード間の線分集合を設定する処理を概説するための
フローチャートである。

【図６】出発ノード・目的ノード間の線分集合を設定す
る処理の第１の説明図である。

【図７】出発ノード・目的ノード間の線分集合を設定す
る処理の第２の説明図である。

【図８】本発明の経路計算手段において第１の経路探索
処理の手順を示すフローチャートである。

【図９】本発明の経路計算手段において第２の経路探索
処理の手順を示すフローチャートである。

【図１０】本発明の第１の経路探索処理の説明図であ
る。

【図１１】本発明の第２の経路探索処理の説明図であ
る。

【図１２】ダイクストラの方法による経路の探索領域を
示す図である。

【図１３】本発明の経路計算手段において第１の経路探
索処理を用いた方法による探索領域を示す図である。

【図１４】本発明の経路計算手段において第２の経路探
索処理を用いた方法による探索領域を示す図である。

【符号の説明】

１０１…車両、１０２…車載機、１０３…管制センタ、
１０４…入力手段、１０５…経路計算手段、１０６…道
路地図データ、１０７…表示手段、１０８…局所目的地
点設定手段、１０９…経路探索手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】出発地点及び目的地点を入力する入力手段
と、道路網のデータを記憶している道路地図データを有し、前記道路地図データに基づき前記出発地点から前記目的
地点までの経路を探索する経路探索装置において、前記道路地図データに基づいて、前記出発地点と前記目
的地点との間に局所目的地点を少なくとも１つ設定する
局所目的地点設定手段と、前記道路地図データに基づいて、前記出発地点及び目的
地点を含め前記局所目的地点設定手段により設定された
局所目的地点の相隣接する地点間の部分経路を探索しそ
れら部分経路をつなぎ合わせることにより出発地点から
目的地点までの経路を求める経路探索手段とを備えたこ
とを特徴とする経路探索装置。
【請求項２】車両の車載機から前記車両の出発地点（現
在地点）及び目的地点情報を受信する手段と、道路網のデータを記憶している道路地図データを有し、前記道路地図データに基づき前記出発地点から前記目的
地点までの経路を交通管制センタ側で探索して、その探
索された経路を前記車両の車載機に送信する経路探索装
置において、前記道路地図データに基づいて、前記出発地点と前記目
的地点との間に局所目的地点を少なくとも１つ設定する
局所目的地点設定手段と、前記道路地図データに基づいて、前記出発地点及び目的
地点を含め前記局所目的地点設定手段により設定された
局所目的地点の相隣接する地点間の部分経路を探索しそ
れら部分経路をつなぎ合わせることにより出発地点から
目的地点までの経路を求める経路探索手段とを備えたこ
とを特徴とする経路探索装置。
【請求項３】出発地点及び目的地点を入力する入力手段
と、道路網のデータを記憶している道路地図データを有し、前記道路地図データに基づき前記出発地点から前記目的
地点までの経路を探索する経路探索装置において、前記道路地図データに基づいて、前記出発地点と前記目
的地点との間に局所目的地点を少なくとも１つ設定する
局所目的地点設定手段と、前記道路地図データに基づいて、前記出発地点及び目的
地点内に前記局所目的地点を含む設置された地点間にお
いて、１つおきの地点を中心にしてその地点に隣接する
地点までの部分経路を探索し、それら部分経路をつなぎ
合わせることにより出発地点から目的地点までの経路を
求める経路探索手段とを備えたことを特徴とする経路探
索装置。
【請求項４】請求項１，２，３において、前記入力手段により、前記局所目的地点設定の条件とな
る局所目的地点設定属性が入力され、前記局所目的地点
設定手段は前記入力された局所目的地点設定属性に基づ
き局所目的地点を設定する手段を備えたことを特徴とす
る経路探索装置。
【請求項５】請求項１，２，３において、前記入力手段により、前記部分経路探索の設定条件とな
る経路探索属性が入力され、前記経路探索手段は前記入
力された経路探索属性に基づき部分経路を探索すること
を特徴とする経路探索装置。
【請求項６】請求項１，２，３において、前記局所目的地点設定手段は、出発地点と目的地点の線
分上に少なくとも１つの基準点を設け、前記基準点の近傍の交差点を局所目的地点とすることを
特徴とする経路探索装置。
【請求項７】請求項６において、前記出発地点と目的地点の線分が予め定められた進入不
可領域と交差するとき、前記線分で分割された領域のう
ち面積の小さい方向で、かつ、前記進入不可領域外に局
所目的地点を設定することを特徴とする経路探索装置。
【請求項８】請求項１，２，３，４，５，６，７におい
て、前記局所目的地点及び前記求められた出発地点の経路を
表示する表示手段を備えたことを特徴とする経路探索装
置。
【請求項９】請求項８において、前記表示された局所目的地点を変更する変更手段を備え
たことを特徴とする経路探索装置。
【請求項１０】出発地点及び目的地点を入力して、道路網のデータを記憶している道路地図データに基づき
前記出発地点から前記目的地点までの経路を探索する経
路探索方法において、前記道路地図データに基づいて、前記出発地点と前記目
的地点との間に局所目的地点を少なくとも１つ設定し、前記道路地図データに基づいて、前記出発地点及び目的
地点と前記局所目的地点の相隣接する地点間の部分経路
を探索しそれら部分経路をつなぎ合わせることにより出
発地点から目的地点までの経路を求めることを特徴とす
る経路探索方法。
【請求項１１】出発地点及び目的地点を入力して、道路網のデータを記憶している道路地図データに基づき
前記出発地点から前記目的地点までの経路を探索する経
路探索方法において、前記道路地図データに基づいて、前記出発地点と前記目
的地点との間に局所目的地点を少なくとも１つ設定し、前記道路地図データに基づいて、前記出発地点及び目的
地点内に前記局所目的地点を含む設置された地点間にお
いて、１つおきの地点を中心にしてその地点に隣接する
地点までの部分経路を探索し、それら部分経路をつなぎ
合わせることにより出発地点から目的地点までの経路を
求めることを特徴とする経路探索方法。