JP4210869B2 - ナビゲーション装置並びに該装置用プログラム及び記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、記憶手段に地図データを格納して、該記憶手段に格納した地図データに基づき目的地までの経路を探索して目的地までの経路案内を行うナビゲーション装置並びに該装置用プログラム及び記録媒体に関する。

目的地までの経路案内を行うナビゲーション装置においては、その案内を行う目的地までの経路を探索する際、道路リンクに設定された探索コストが最小になるように経路を探索している。

ところが上記の経路探索だけでは、車両には、長さや幅、高さ、重量等が異なる様々な車種が存在し、車種によっては、走行不可能、不適切な経路が探索される場合もある。そこで、特許文献１では、走行可能な道路を抽出するのに必要な車両情報を獲得することにより、道路情報に基づき走行可能な道路を抽出して、抽出した走行可能な道路を用いて目的地までの経路を探索するナビゲーション装置を提案している。
特開平８−２７８１５７号公報

しかし、上記従来のナビゲーション装置においても、目的地までの経路探索を行う場合の探索コストは、主に距離によって決まるため、走行性が格段に異なるバイパス道や、新規舗装道路があった場合でも、走行可能な道路であれば山道など探索コストは低いが実際に走行しにくい道路が探索され案内経路として推奨することを回避することはできない。また、走行しにくい道路を回避するために、予めデータとして走行しにくい道路のデータを持っておき、それを回避するように経路を探索することも考えられるが、その分だけ記憶手段に記憶すべきデータ量が増加してしまう。

本発明は、上記課題を解決するものであって、走行可能な道路であっても走行しにくい道路がある場合には、その道路を避けて迂回する経路を探索して推奨経路として提示できるようにするものである。

そのために請求項１に係る発明は、記憶手段に地図データを格納して、該記憶手段に格納した地図データに基づき目的地までの経路を探索して目的地までの経路案内を行うナビゲーション装置において、探索コストに基づいた計算により目的地までの第１の経路を推奨経路として探索する第１の経路探索手段と、前記第１の経路探索手段により探索した経路から高度の変化量が所定値以上の道路を検出する道路検出手段と、前記道路検出手段により検出された道路の探索コストを変更する探索コスト変更手段と、前記探索コスト変更手段により変更された探索コストにより目的地までの第２の経路を探索する第２の経路探索手段と、前記第２の経路探索手段により探索された第２の経路を前記第１の経路に変えて推奨経路とする推奨経路変更手段とを備えたことを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１記載のナビゲーション装置において、前記道路検出手段は、道路のノード座標に基づき高度の最大値と最小値との差を求めて高度の変化量を検出することを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項１記載のナビゲーション装置において、前記道路検出手段は、道路のノード座標に基づき単位距離毎の高度変化量を積算値を基に高度の変化量を検出することを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、請求項１記載のナビゲーション装置において、前記推奨経路変更手段は、前記第１の経路の長さに一定の値を乗じた長さより前記第２の経路が短い場合に前記第２の経路を推奨経路として決定することを特徴とするものである。

請求項５に係る発明は、記憶手段に地図データを格納して、該記憶手段に格納した地図データに基づき目的地までの経路を探索して目的地までの経路案内を行うナビゲーション装置用プログラムであって、探索コストに基づいた計算により目的地までの第１の経路を推奨経路として探索する第１の経路探索処理ステップと、前記第１の経路探索処理ステップにより探索した経路から高度の変化量が所定値以上の道路を検出する道路検出処理ステップと、前記道路検出処理ステップにより検出された道路の探索コストを変更する探索コスト変更処理ステップと、前記探索コスト変更処理ステップにより変更された探索コストにより目的地までの第２の経路を探索する第２の経路探索処理ステップと、前記第２の経路探索処理ステップにより探索された第２の経路を前記第１の経路に変えて推奨経路とする推奨経路変更処理ステップとを有することを特徴とするものである。

請求項６に係る発明は、地図データに基づき目的地までの経路を探索して目的地までの経路案内を行うナビゲーション装置用記録媒体であって、経路探索及び経路案内を行う地図データと、探索コストに基づいた計算により目的地までの第１の経路を推奨経路として探索する第１の経路探索処理ステップと、前記第１の経路探索処理ステップにより探索した経路から高度の変化量が所定値以上の道路を検出する道路検出処理ステップと、前記道路検出処理ステップにより検出された道路の探索コストを変更する探索コスト変更処理ステップと、前記探索コスト変更処理ステップにより変更された探索コストにより目的地までの第２の経路を探索する第２の経路探索処理ステップと、前記第２の経路探索処理ステップにより探索された第２の経路を前記第１の経路に変えて推奨経路とする推奨経路変更処理ステップとを有するナビゲーション装置用プログラムとを記録したことを特徴とするものである。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、第１の経路に走行しにくい道路がある場合に、第１の経路に代えて第２の経路を推奨経路とするので、経路が短くても走行しにくい道路を避けて迂回した走行しやすい道路を走行することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係るナビゲーション装置の実施の形態を示す図であり、経路案内に関する情報を入力する入力装置１、自車両の現在位置に関する情報を検出する現在位置検出装置２、経路の算出に必要なナビゲーション用データおよび案内に必要な表示案内データ、ナビゲーション用プログラム等が記憶されている情報記憶装置３、経路探索処理や経路案内に必要な表示案内処理を行うと共にシステム全体の制御を行う中央処理装置４、ナビゲーションに必要なデータを蓄積し、運転者の要求により通信回線を介して提供される情報センターや、予め地図データや目的地データなどの運転者固有のデータが記憶されている電子手帳などの情報源との間でデータのやりとりを行う情報送受信装置５、経路案内に関する情報を出力する出力装置６から構成したものである。まず、それぞれの構成について説明する。

入力装置１は、目的地を入力したり、運転者が必要な時に案内情報を音声および／または画面により出力できるように、運転者の意志によりナビゲーション処理を中央処理装置４に指示する機能を有するものであり、その機能を実現するための手段として、目的地を電話番号や地図上の座標などにて入力したり、経路案内をリクエストしたりするタッチスイッチや操作スイッチを有する。勿論、リモートコントローラ等の入力装置でもよい。ここで、音声入力を可能にするための音声認識装置やＩＣカードや磁気カードに記録されたデータを読み取るための記録カード読み取り装置を付加することもできる。

情報送受信装置５は、交通情報取得手段であるＶＩＣＳ（道路交通情報システム；Vehicle Information & Communication Sistem）受信装置やデータ送受信装置から構成される。ＶＩＣＳは、道路交通情報をリアルタイムでＦＭ多重（文字放送）、電波ビーコン、光ビーコンによって車両に伝送するもので、ＦＭ多重は広いエリアにわたり粗い情報を伝送し、電波ビーコン及び光ビーコンの情報は、ビーコンを中心として半径１０ｋｍ程度以内の狭いエリアの詳細な情報であって、車両がビーコンを通過すると受信できるようになっている。ＶＩＣＳ送信データは、各道路毎に付けられたリンク番号に対して、渋滞度（例えば、通行不可、渋滞、混雑、交通量多い、平常などの混雑の度合い）、渋滞先頭位置、渋滞長、通行規制（工事情報、通行止めなど）、旅行時間（所定速度での所要時間）から構成されている。また、データ送受信装置は、例えば携帯電話やパソコンであり、運転者の要求により交通情報センター（例えばＡＴＩＳ）との間でナビゲーションに必要な情報のやりとりを行うものである。

出力装置６は、運転者が必要な時に案内情報を音声および／または画面により出力したり、中央処理装置４ににより処理されたデータなどをプリント出力する機能を備えており、その機能を実現するための手段として、入力データを画面表示したり、運転者のリクエストに応じ自動的に経路案内を画面で表示するディスプレイ、中央処理装置４で処理したデータや情報記憶装置３に格納されたデータをプリント出力するプリンタおよび経路案内を音声で出力するスピーカなどを備えている。

ディスプレイは、カラーＣＲＴやカラー液晶表示器により構成されており、中央処理装置４が処理する地図データや案内データに基づく経路設定画面、区間図画面、交差点図画面などナビゲーションに必要なすべての画面をカラー表示出力すると共に、本画面に経路案内の設定および経路案内中の案内や画面の切り換え操作を行うためのボタンが表示される。特に、通過交差点名などの通過交差点情報は、随時、区間図画面にポップアップでカラー表示される。このディスプレイは、例えば運転席近傍のインストルメントパネル内に設けられており、運転者は区間図を見ることにより自車両の現在位置を確認し、またこれからの経路についての情報を得ることができる。

現在位置検出装置２は、車両の現在位置に関する情報を検出する装置であり、例えば地磁気センサなどで構成される絶対方位センサ、ステアリングセンサ、ジャイロなどで構成される相対方位センサ、車輪の回転数から走行距離を検出する距離センサ、衛星航法システム（ＧＰＳ）を利用したＧＰＳ受信装置を備えている。

情報記憶装置３は、ナビゲーション用のプログラム及びデータを記憶した外部記憶装置で、例えばＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体である。プログラムは、地図描画部、経路探索部、経路案内部、現在位置計算部、目的地設定操作制御部等からなりナビゲーションの信号出力処理を行うアプリケーション部及びＯＳ部等で構成され、ここに、経路探索などの処理を行うためのプログラムや経路案内に必要な表示出力制御、音声案内に必要な音声出力制御を行うためのプログラム及びそれに必要なデータ、さらには経路案内及び地図表示に必要な表示情報データが格納されている。また、データは、経路案内に必要な地図データ（道路地図、住宅地図、建造物形状地図等）、交差点データ、ノードデータ、道路データ、写真データ、登録地点データ、目的地点データ、案内道路データ、形状データ、案内データ、行き先データ、行き先方向データ、詳細目的地データ、目的地読みデータ、電話番号データ、住所データ、ランドマークデータ、その他のデータのファイルからなりナビゲーション装置に必要なすべてのデータが記憶されている。

中央処理装置４は、種々の演算処理を実行するＣＰＵ、重要な情報（例えば経路探索や経路案内を実行するプログラムや条件設定を行うデータ、各種パラメータのデータなど）を不揮発的に記憶するための書き換え可能なＲＯＭ（書き換え可能な不揮発性記憶手段）であるフラッシュメモリ（例えば電気的に消去可能なＥＥＰＲＯＭ：Ｅlectrically Ｅrasable and Ｐrogramable ＲＯＭ) 、フラッシュメモリのプログラムチェック、更新処理を行うためのプログラム（プログラム読み込み手段）を格納した不揮発性記憶手段であるＲＯＭ、運転者の操作により任意の地点の情報を登録するメモリ地点、学習機能により蓄積される頻度情報、各種検出手段の誤差修正情報などの個人別に記憶される情報を、一時的（揮発的）に格納する読み書き自在な揮発性記憶手段であるＲＡＭ（例えば、一時的に記憶した情報を電気的に保持できるＳＲＡＭ：Ｓtatic ＲＡＭ）を備えている。さらには、ディスプレイへの画面表示に使用する画像データが記憶された画像メモリ、ＣＰＵからの表示出力制御信号に基づいて画像メモリから画像データを取り出し、画像処理を施してディスプレイに出力する画像プロセッサ、ＣＰＵからの音声出力制御信号に基づいて情報記憶装置３から読み出した音声、フレーズ、１つにまとまった文章、音等を合成してアナログ信号に変換してスピーカに出力する音声プロセッサなどを備えている。

なお、ナビゲーション用のプログラム及びデータは、情報送受信装置５を介して外部から読み込むようなシステムとしてもよい。このように情報送受信装置５を介して必要なナビゲーション用のプログラム及びデータを外部から読み込むようにすることにより、ＣＤ−ＲＯＭに代えてＤＶＤなどの記録媒体を情報記憶装置３に用いて必要なプログラムや最新のデータを適宜更新して格納できるようにすることができ、また、情報記憶装置３を省き直接中央処理装置４のフラッシュメモリやＲＡＭに格納することもできる。

次に、動作を説明する。図２は本実施形態に係るナビゲーション装置のシステム全体の流れを説明するための図である。上記構成のナビゲーションでは、中央処理装置４のＣＰＵにより経路案内システムのプログラムが起動されると、図２に示すようにまず現在位置検出装置２により現在位置を検出し現在位置を中心としてその周辺地図を表示し（ステップＳ１）、次に、電話番号や住所、施設名称、メモリ地点等を用いて目的地を設定する（ステップＳ２）。そして、現在位置から目的地までの経路探索を行う（ステップＳ３）。経路が決まると、現在位置検出装置２による現在位置追跡を行いながら、目的地に到着するまで経路案内・表示を繰り返し行う（ステップＳ４）。

図３は道路案内データ等の構成例を示す図である。案内道路データファイルは、図３（Ａ）に示すように、経路探索により探索された経路の道路数ｎのそれぞれに対して、道路番号、長さ、道路属性データ、形状データのアドレス、サイズおよび案内データのアドレス、サイズの各データからなり、経路探索により求められ経路案内を行うために必要なデータとして格納される。

形状データは、図３（Ｂ）に示すように、各道路の複数のノード（節）で分割したとき、ノード数ｍのそれぞれに対して東経、北緯からなる座標データを有している。案内データは、図３（Ｃ）に示すように、交差点（または分岐点）名称、注意点データ、道路名称データ、道路名称音声データのアドレス、サイズおよび行き先データのアドレス、サイズの各データからなる。

行き先データは、図３（Ｄ）に示すように、行き先道路番号、行き先名称、行き先名称音声データのアドレス、サイズおよび行き先方向データ、走行案内データからなる。行き先データのうち、行き先方向データは、図３（Ｅ）に示すように、無効（行き先方向データを使用しない）、不要（案内しない）、直進、右方向、斜め右方向、右に戻る方向、左方向、斜め左方向、左に戻る方向の情報を示すデータである。

本実施形態に係るナビゲーション装置では、ステップＳ４により経路案内を行う場合に、山道やカーブの多い実際には走行しにくい道路を避ける経路を探索するものであり、図４は本実施形態に係るナビゲーション装置による経路探索処理の例を説明するための図、図５は座標列よりカーブ判定を行うカーブ判定処理の例を説明するための図、図６は座標数よりカーブ判定を行うカーブ判定処理の例を説明するための図、図７は第１の経路とカーブ判定の結果探索された第２の経路の例を示す図である。

本実施形態に係るナビゲーション装置による経路探索処理では、例えば図４に示すようにまず、従来からの経路探索手法にしたがって第１の経路Ｄ１を探索し（ステップＳ１１）、その探索された経路Ｄ１に走行しにくい道路の判定を行い（ステップＳ１２）、該当する道路があるか否かを判定する（ステップＳ１３）。

その結果、走行しにくい道路がない場合（ＮＯの場合）には、探索した経路Ｄ１を推奨し（ステップＳ１８）、走行しにくい道路がある場合（ＹＥＳの場合）には、その道路の探索コストを上げて（ステップＳ１４）、その探索コストで第２の経路Ｄ２を探索する（ステップＳ１５）。

ステップＳ１５で探索された第２の経路Ｄ１が第２の経路Ｄ２と異なるか否かを判定し（ステップＳ１６）、経路が異ならない場合（ＮＯの場合）、つまり結果的に第１の経路Ｄ１と同じ経路しか探索されなかった場合には、その探索した経路Ｄ１（Ｄ２）を推奨し（ステップＳ１８）、経路が異なる場合（ＹＥＳ）の場合にも、さらにそれらの経路の距離を比較し、第２の経路Ｄ２の距離が第１の経路Ｄ１の距離のＫ倍より長いか否かを判定して（ステップＳ１７）、長い場合（ＹＥＳの場合）にも、その探索した経路Ｄ１（Ｄ２）を推奨するが（ステップＳ１８）、第２の経路Ｄ２の距離が第１の経路Ｄ１の距離のＫ倍より短い場合には、第２の探索経路Ｄ２を推奨する（ステップＳ１９）。

そして、走行しにくい道路の判定をカーブの有無で判定する場合には、例えば図５に示すようにまず、形状データから順に３点のノード座標を取得して（ステップＳ２１）、曲率半径ｒを求め（ステップＳ２２）、その絶対値｜ｒ｜が判定基準とする曲率半径Ｒより大きいか否かを判定する（ステップＳ２３）。

曲率半径ｒが基準値より大きい場合（ステップＳ２３でＹＥＳの場合）には、さらにその判定が前回の３点のノード座標による判定と同じ判定か否かを判定し（ステップＳ２４）、同判定でない場合には、新たにカーブが検出されたこととしてカーブ数ｎをカウントアップして（ステップＳ２５）、また、曲率半径ｒが基準値より大きくない場合（ステップＳ２４でＮＯの場合）、大きくてもステップＳ２４で前回の判定と同じであると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ただちに全ノードが終了したか否かを判定する（ステップＳ２６）。

全ノードについてのカーブ判定が終了すると（ステップＳ２６でＹＥＳ）、カーブ数ｎが判定基準となる値より大きいか否かを判定し（ステップＳ２７）、大きい場合（ＹＥＳの場合）には、カーブ有、つまり走行しにくい道路とし（ステップＳ２８）、大きくない場合（ＮＯの場合）には、カーブ無とする（ステップＳ２９）。

また、走行しにくい道路の判定を上記のように曲率半径ではなく、道路のノード数によりカーブの有無で判定する場合には、例えば図６に示すようにまず、リンク道路のノード数ｍ、リンク道路の長さｄをそれぞれ取得する（ステップＳ３１、Ｓ３２）。そして、単位長さのノード数（ｍ／ｄ）が判定の基準値Ｋより大きいか否かを判定して（ステップＳ３３）、基準値Ｋより大きい場合には、カーブ有、つまり走行しにくい道路とし（ステップＳ３４）、大きくない場合（ＮＯの場合）には、カーブ無とする（ステップＳ３５）。このカーブ判定処理は、カーブが有れば単位長さ当たりのノード数も多くなることを前提として成り立つものである。

上記経路探索処理よれば、例えば図７に示すようにまず初めに探索された第１の経路Ｄ１がカーブ判定処理により走行しにくい道路と判定され、その探索コストを上げて探索した結果、第２の経路Ｄ２が探索されると、その第２の経路Ｄ２が第１の経路Ｄ１より長くても一定の範囲内であれば、第２の経路Ｄ２が推奨される。しかし、第２の経路Ｄ２が第１の経路Ｄ１よりあまりにも長い場合には、そのまま第１の経路が推奨される。この場合、探索コストを上げる程度により経路の長さの判定を省くこともできるようになることは勿論である。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、点座標として保持している道路情報の座標値によりカーブ情報を判定したり、座標の数によりカーブ情報を判定したが、道路情報にカーブ情報を保持させておいて、その有無により判定を行うようにしてもよい。また、走行しにくい道路として、カーブの多い場合に相当する場合として、道路の高度変化が大きい場合等も考えられる。この場合は、第１の経路Ｄ１について、高度情報を有するノード座標（ｘ，ｙ，ｚ）から道路の高度の変化量（高度の最大値と最小値との差、単位距離毎の変化量の積算値など）を算出し、高度の変化量が所定値よりも大きい場合に探索コストを上げて、その探索コストで第２の経路Ｄ２を探索することで走行しやすい道路の経路を推奨経路とすることができる。また、走行している道路において、地図データやジャイロセンサの出力からカーブが検出された場合、検出されたカーブの位置を記憶手段に記憶しておき、次の経路探索時にはその位置の探索コストを変更するようにしてもよい。

本発明に係るナビゲーション装置の実施の形態を示す図である。 本実施形態に係るナビゲーション装置のシステム全体の流れを説明するための図である。 道路案内データ等の構成例を示す図である。 本実施形態に係るナビゲーション装置による経路探索処理の例を説明するための図である。 座標列よりカーブ判定を行うカーブ判定処理の例を説明するための図である。 座標数よりカーブ判定を行うカーブ判定処理の例を説明するための図である。 第１の経路とカーブ判定の結果探索された第２の経路の例を示す図である。

符号の説明

１…入力装置、２…現在位置検出装置、３…情報記憶装置、４…中央処理装置、５…情報送受信装置、６…出力装置

Claims (6)

1. 記憶手段に地図データを格納して、該記憶手段に格納した地図データに基づき目的地までの経路を探索して目的地までの経路案内を行うナビゲーション装置において、
   探索コストに基づいた計算により目的地までの第１の経路を推奨経路として探索する第１の経路探索手段と、
   前記第１の経路探索手段により探索した経路から高度の変化量が所定値以上の道路を検出する道路検出手段と、
   前記道路検出手段により検出された道路の探索コストを変更する探索コスト変更手段と、
   前記探索コスト変更手段により変更された探索コストにより目的地までの第２の経路を探索する第２の経路探索手段と、
   前記第２の経路探索手段により探索された第２の経路を前記第１の経路に変えて推奨経路とする推奨経路変更手段と
   を備えたことを特徴とするナビゲーション装置。
2. 前記道路検出手段は、道路のノード座標に基づき高度の最大値と最小値との差を求めて高度の変化量を検出することを特徴とする請求項１記載のナビゲーション装置。
3. 前記道路検出手段は、道路のノード座標に基づき単位距離毎の高度変化量を積算値を基に高度の変化量を検出することを特徴とする請求項１記載のナビゲーション装置。
4. 前記推奨経路変更手段は、前記第１の経路の長さに一定の値を乗じた長さより前記第２の経路が短い場合に前記第２の経路を推奨経路として決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のナビゲーション装置。
5. 記憶手段に地図データを格納して、該記憶手段に格納した地図データに基づき目的地までの経路を探索して目的地までの経路案内を行うナビゲーション装置用プログラムであって、
   探索コストに基づいた計算により目的地までの第１の経路を推奨経路として探索する第１の経路探索処理ステップと、
   前記第１の経路探索処理ステップにより探索した経路から高度の変化量が所定値以上の道路を検出する道路検出処理ステップと、
   前記道路検出処理ステップにより検出された道路の探索コストを変更する探索コスト変更処理ステップと、
   前記探索コスト変更処理ステップにより変更された探索コストにより目的地までの第２の経路を探索する第２の経路探索処理ステップと、
   前記第２の経路探索処理ステップにより探索された第２の経路を前記第１の経路に変えて推奨経路とする推奨経路変更処理ステップと
   を有することを特徴とするナビゲーション装置用プログラム。
6. 地図データに基づき目的地までの経路を探索して目的地までの経路案内を行うナビゲーション装置用記録媒体であって、
   経路探索及び経路案内を行う地図データと、
   探索コストに基づいた計算により目的地までの第１の経路を推奨経路として探索する第１の経路探索処理ステップと、前記第１の経路探索処理ステップにより探索した経路から高度の変化量が所定値以上の道路を検出する道路検出処理ステップと、前記道路検出処理ステップにより検出された道路の探索コストを変更する探索コスト変更処理ステップと、前記探索コスト変更処理ステップにより変更された探索コストにより目的地までの第２の経路を探索する第２の経路探索処理ステップと、前記第２の経路探索処理ステップにより探索された第２の経路を前記第１の経路に変えて推奨経路とする推奨経路変更処理ステップとを有するナビゲーション装置用プログラムと
   を記録したことを特徴とするナビゲーション装置用記録媒体。

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