(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路網上の誘導経路を探索する乗物ナビゲーションシステムにおいて、
誘導経路を決定する手段、
現乗物位置を決定する手段、
現乗物位置が誘導経路を外れたかどうかを決定する手段、
誘導経路を外れた現乗物位置から誘導経路上の最も近いノードまでの直線距離を決定する手段、
乗物がまだ通過していない誘導経路上のノードであって、現乗物位置から前記直線距離より大きい特定距離内にあるノードを探索する手段、
該探索したノードを介して目的地に向かう修正誘導経路を決定する手段、
を備え、前記ノードを探索する手段は乗物の現速度の関数である距離を前記直線距離に加えた距離を前記特定距離とみなして前記ノードを探索する、
ことを特徴とする乗物ナビゲーションシステム。
【請求項２】
道路網上の誘導経路を探索する乗物ナビゲーションシステムにおいて、
誘導経路を決定する手段、
現乗物位置を決定する手段、
現乗物位置が誘導経路を外れたかどうかを決定する手段、
誘導経路を外れた現乗物位置から誘導経路上の最も近いノードまでの直線距離を決定する手段、
乗物がまだ通過していない誘導経路上のノードであって、現乗物位置から前記直線距離より大きい特定距離内にあるノードを探索する手段、
該探索したノードを介して目的地に向かう修正誘導経路を決定する手段、
を備え、前記ノードを探索する手段は、目的地に対して相対的な乗物の現進行方向の関数である距離を前記直線距離に加えた距離を前記特定距離とみなして前記ノードを探索する、
ことを特徴とする乗物ナビゲーションシステム。
【請求項３】
道路網上の誘導経路を探索する乗物ナビゲーションシステムにおいて、
誘導経路を決定する手段、
現乗物位置を決定する手段、
現乗物位置が誘導経路を外れたかどうかを決定する手段、
誘導経路を外れた現乗物位置から誘導経路上の最も近いノードまでの直線距離を決定する手段、
乗物がまだ通過していない誘導経路上のノードであって、現乗物位置から前記直線距離より大きい特定距離内にあるノードを探索する手段、
該探索したノードを介して目的地に向かう修正誘導経路を決定する手段、
を備え、前記ノードを探索する手段は、乗物の現速度と目的地に対して相対的な乗物の現進行方向の重み付け平均の関数である距離を前記直線距離に加えた距離を前記特定距離とみなして前記ノードを探索する、
ことを特徴とする乗物ナビゲーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は乗物ナビゲーションシステムに係わり、特に、乗物ナビゲーションシステムにおける経路誘導部分に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車載ナビゲーションシステムは周知であり、例えば、交差点などの道路情報を記述するデータベースを使用した経路探索システムに関するYamada の米国特許4,926,336を参照されたい。又、道路地図座標に関して車両位置を決定するために、道路地図データメモリに格納されている道路セグメントを探索する車載ナビゲーション/位置決めシステムに関するLink et al.の米国特許5,270,937号を参照されたい。
【０００３】
本発明により扱われる問題は、例えば、乗物ナビゲーションシステムが自動経路探索モードにある時に発生する。図１に示されるように、システムにより発見された最適経路（誘導経路ＮＶＲＴ）は車両走行中連続的に実際の経路と比較される。もし、誘導経路ＮＶＲＴからのずれがあると、車両は誘導経路ＮＶＲＴから外れたと、すなわち、オフルートＯＦＴ上にあると見なされる。図１は道路網の小部分を示し、それはデータベースに格納され、一組の地図データとして参照される。データベースは通常ノードを連結する一連の道路セグメントとして格納される。ノードは典型的には２つの道路セグメントの交点であり、そこで道路セグメントが終端する場合もあり、例えば、境界線上の点である。図１において、誘導経路ＮＶＲＴは出発点ノードＳＴＰから始まり、ノードＰＴ１，ＲＰ１，ＲＰ２を含む道路セグメントに沿って目的地ノードＤＳＰで終了している。
【０００４】
もちろん、ナビゲーションシステムの経路誘導は、ドライバに対して指令を与えるだけで、ドライバは該誘導経路に沿って運転するように拘束されてない。例えば、ドライバは交差点においてシステムからの不適切な指令により混乱するかもしれないし、又、道路状況によって回り道を余儀なくされるかもしれず、それにより、誘導経路ＮＶＲＴから外れる。かかる場合、ドライバが目的地ＤＳＰに到達できるように、システムはドライバを誘導経路ＮＶＲＴに戻すように案内することが望ましい。
【０００５】
オフルートが検出された時、ナビゲーションシステムが通常の自動経路探索モードにあるならば、該システムは直ちにノードＰＴ１（エントリポイント）を探索する。ただし、このノードは誘導経路ＮＶＲＴ上の未通過ノードであり、実際の車両位置Ｐcから該未通過ノードまでの傾斜距離(経緯度座標での直線距離)は最短であり、I1である。ついで、システムは現車両位置Ｐcから初期誘導経路ＮＶＲＴ上の復帰ポイントＲＰ１へ車両をナビゲートさせる経路を探索し、最後に、探索した経路にしたがって車両を初期誘導経路ＮＶＲＴ上の復帰ポイントＲＰ１に誘導する。
【０００６】
問題は従来の経路探索において、システムが車両位置Ｐｃと復帰点ＲＰ１の両方から経路探索し、現車両位置Ｐｃから復帰点ＲＰ１までの経路、例えば、経路Ｐｃ→ＣＰ１→ＲＰ１を発見することである。この場合、復帰点ＲＰ１は初期の誘導経路ＮＶＲＴ上に存在するので、誘導経路の再計算後の目的地ＤＳＰへの新しい誘導経路はＰｃ→ＣＰ１→ＲＰ１→ＤＳＰとなる。しかしながら、誘導経路が図示されているようにうねっている経路であるとき、車両位置Ｐｃからの傾斜距離が最短である復帰点ノードＰＴ１に近い１つのノードを通る経路は必ずしも目的地への最短経路ではない。すなわち、図１において、経路Ｐｃ→ＣＰ２→ＲＰ２→ＤＳＰが経路Ｐｃ→ＣＰ１→ＲＰ１→ＤＳＰよりも短くなる。しかしながら、従来のシステムはこの短い経路を発見しない。
【０００７】
同様の問題は、システムの非自動経路探索モードにおいて生じる。ドライバはオフルート車両位置Ｐｃから復帰点ＲＰ１まで車両を走行させる新しい経路の探索をシステムに指令した時、システムは復帰点を決定し、車両を復帰点ＲＰ１へ案内する。すなわち、システムはサーチした経路にしたがって車両を誘導経路に誘導する。これは、たとえば、ドライバが初期の誘導経路ＮＶＲＴから外れたことを認識し、システムに目的地への新しい経路の探索を指令する時に生じる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は道路網上の誘導経路を探索する乗物ナビゲーションシステムであり、第1の乗物ナビゲーションシステムは、誘導経路を決定する手段、現乗物位置を決定する手段、現乗物位置が誘導経路を外れたかどうかを決定する手段、誘導経路を外れた現乗物位置から誘導経路上の最も近いノードまでの直線距離を決定する手段、乗物がまだ通過していない誘導経路上のノードであって、現乗物位置から前記直線距離より大きい特定距離内にあるノードを探索する手段、該探索したノードを介して目的地に向かう修正誘導経路を決定する手段を備え、前記ノード探索手段は乗物の現速度の関数である距離を前記直線距離に加えた距離を前記特定距離とみなして前記ノードを探索する。
本発明の第２の乗物ナビゲーションシステムは、誘導経路を決定する手段、現乗物位置を決定する手段、現乗物位置が誘導経路を外れたかどうかを決定する手段、誘導経路を外れた現乗物位置から誘導経路上の最も近いノードまでの直線距離を決定する手段、乗物がまだ通過していない誘導経路上のノードであって、現乗物位置から前記直線距離より大きい特定距離内にあるノードを探索する手段、該探索したノードを介して目的地に向かう修正誘導経路を決定する手段を備え、前記ノード探索手段は、目的地に対して相対的な乗物の現進行方向の関数である距離を前記直線距離に加えた距離を前記特定距離とみなして前記ノードを探索する。
本発明の第３の乗物ナビゲーションシステムは、誘導経路を決定する手段、現乗物位置を決定する手段、現乗物位置が誘導経路を外れたかどうかを決定する手段、誘導経路を外れた現乗物位置から誘導経路上の最も近いノードまでの直線距離を決定する手段、乗物がまだ通過していない誘導経路上のノードであって、現乗物位置から前記直線距離より大きい特定距離内にあるノードを探索する手段、該探索したノードを介して目的地に向かう修正誘導経路を決定する手段を備え、前記ノード探索手段は、乗物の現速度と目的地に対して相対的な乗物の現進行方向の重み付け平均の関数である距離を前記直線距離に加えた距離を前記特定距離とみなして前記ノードを探索する。
本発明によれば、ナビゲーションシステムは車両が誘導経路から外れたのちに探索された経路により、すなわち、目的地への走行距離を最小にする経路により初期誘導経路上の復帰点に車両を復帰誘導する。
オフルート後のエントリポイントのサーチにおいて、システムは探索範囲を傾斜距離を越えて拡張し、それにより、エントリポイントとして目的地により近いノード（交差点）を発見する。これは、新たに探索された経路が目的地への最短距離である可能性を高め、それゆえ探索された経路は有効にドライバにより使用されうる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図２は本発明にしたがった車両ナビゲーションシステムのブロック図であり、例えばLink 等に付与された米国特許5,270,937号に示されているタイプのブロック図である。そのようなナビゲーションシステムは２つのメインで相互に関連する機能、すなわち、車両位置の地図をユーザに表示する第１の機能と、出発地から目的地まで誘導経路の案内をする第２の機能、を有している。第２の機能は、経路誘導あるいは経路選択と一般によばれている。経路は典型的に種々のパラメータの１つ、例えば、最小走行時間、最小走行距離、ハイウェイの最大使用数、道路ネットワーク上の車両移動に関係するその他のパラメータによって最適化される。
【００１０】
図２において最も重要なエレメントは、ナビゲーション／位置付けコンピュータ１０である。このコンピュータ１０は典型的にマイクロプロセッサあるいはマイクロコントローラ及び関連回路である。コンピュータ１０はユーザ制御パネル１２（制御パネルあるいは遠隔パネル）により制御される。このユーザ制御パネルは種々のシステム制御機能のためにユーザにより操作されるキーパッドのようなものである。ナビゲーション／位置付けコンピュータ１０は種々の方向／距離／位置センサー１４から現車両走行及び位置のパラメータを示す信号を受信する。センサー１４は、車両方向や現在位置を決定するために、例えば、車速メータ、ジャイロコンパス及びまたはＧＰＳ（Global Positioning System) を備えている。地図データ記憶媒体１８は例えばハードディスクあるいは適当なドライブ部上で動作するＣＤ−ＲＯＭであり、車両が走行する地域の地図データベースを格納する。地図データベースは商用的に利用可能であり、しかも上記のように構成されている。そのようなデータベースはノード（交差点）を基本とするタイプ及び道路セグメントを基本とするタイプがあり、本発明は両方のタイプに適用できる。表示装置２０はコンピュータ１０により駆動される例えば小さなＣＲＴ又はＬＣＤタイプの視覚表示ユニットであり、地図データ記憶媒体１８より与えられる地図データを使って現車両位置を表示すると共に誘導情報を表示する。表示装置２０は音声アナウンス能力を有することもできる。
【００１１】
ナビゲーション／位置付けコンピュータ１０はコンピュータプログラムにより動作する。このコンピュータプログラムは、例えば、コンピュータ内に常駐し、かつ、一連の指令としてマイクロプロセッサ及びまたはマイクロコントローラ（コンピュータの一部分）により実行されるコンピュータソフトウェアである。本発明の方法及び装置はそのようなコンピュータソフトウェアで実現される。本発明の説明では実際のコンピュータソフトウェアコードを示さないけれど、そのようなコードは発明が属する技術分野における通常の知識を有するものであれば本説明から照らして書くことができる。又、実際のナビゲーションシステムにおいてソフトウェアコードはコンピュータプログラムの形式を備え、コンピュータ読み込み可能メモリ（例えばハードディスク、フロッピーディスク、光学ディスク）に記憶される。図２のシステムは大部分が従来部分である。かくして、本発明の開示はオフルートから誘導経路に戻すプロセスのみに向けられる。
【００１２】
図３は図４に図解的に示された本発明によるオフルート誘導を示すフローである。それ故、図３は図２のコンピュータ１０により実施されるコンピュータプログラム（ソフトウェア）部分を示している。本技術分野における通常の知識を有するものであれば、図３のフローよりプログラムコードを容易に書くことができる。コンピュータコードは多くの適切なコンピュータプログラミング言語のうちの１つの言語で書いてもよい。
図３のプログラムは、車両が通常の経路誘導モードにある時はいつでも周期的に呼び出され、ステップＳ８から開始する。ステップＳ１０でオフルート状態が検出されると、コンピュータ１０はステップＳ１１から始まる経路決定処理を実行する。ステップＳ１０におけるオフルート状態の検出は従来より慣用的に行われていることである。例えば、ノードに対する現車両位置Ｐｃと図４の誘導経路ＮＶＲＴ上の道路セグメントとの比較により可能である。
【００１３】
ついで、自動経路探索モードである時（ステップＳ１１）、あるいは非自動経路探索モードにおいて（ステップＳ１２）ドライバがリルート指令を発行した時（制御パネル１２上のリルート釦がドライバにより押された時）、コンピュータ１０はステップＳ１３において誘導経路ＮＶＲＴを記述する道路データを用いて、現車両位置Ｐｃからの傾斜距離が最短である誘導経路ＮＶＲＴ上の道路ノード（エントリーポイント）例えば図４のノードＰＴ１を獲得する。傾斜距離は、データベースにおける各ノードの経緯度地図データを使って計算される直線距離である。
【００１４】
ついで、次式
Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２
により（図４参照）、探索半径Ｌが計算される（ステップＳ１４）。Ｌ２は、一実施例では、あらかじめ定められた固定値であり、例えば１マイルである。ついで、コンピュータ１０は車両位置Ｐｃと目的地ＤＳＰ間の誘導経路ＮＶＲＴ上のノードであって、現車両位置Ｐｃから半径Ｌの範囲内の全ノードを探索し、この探索により発見されたノードから目的地ＤＳＰに最も近いノード、例えばノードＰＴ２を求め、該ノードＰＴ２をエントリーポイントとして指定する（ステップＳ１５）。エントリポイントは現車両位置Ｐｃから半径Ｌの範囲内の初期誘導経路ＮＶＲＴ上のノードで道路網に沿った距離が最小距離となるノードである。
【００１５】
コンピュータ１０は車両位置ＰｃからノードＰＴ２までの経路を周知のダイクストラ探索法（Dijkestra exploration technique)により探索し、距離あるいは走行時間の観点において最短経路である最適経路を決定する。コンピュータ１０はそれにより、現車両位置Ｐｃから復帰点ＲＰ２へ戻るための再計算された経路、例えばＰｃ→ＣＰ２→ＲＰ２を獲得する。エントリポイントＰＴ２は実際の再計算された新しい誘導経路に存在せず、それは新しい誘導経路を発見するために使用されるにすぎないことに着目すべきである。すなわち、システムはＣＰ２からＰＴ２までの経路がノードＲＰ２を経由していることを決定する。復帰点ＲＰ２が初期の誘導経路ＮＶＲＴ上に存在するから、ＰＴ２を経由して実際に走行する必要性はなく、それゆえ、目的地ＤＳＰへの最適経路はそのときＰｃ→ＣＰ２→ＲＰ２→ＤＳＰとなり、それは新しい再計算された誘導経路であり、システムの表示装置２０に表示される（ステップＳ１７）。実際の経路選択及び経路最適化アルゴリズムは慣用されている手法であり、それゆえ、ここで更に詳細には開示しない。
【００１６】
一つの実施例において、距離Ｌ２は上述のように固定距離である。第２実施例では、距離Ｌ２はダイナミックに変化する。図５及び図６において示されるように、この実施例においてコンピュータ１０は、センサー１４により検出される位置Ｐｃにおける車速Ｖｃ（図５）に応答し、図６にグラフ的に示すＶｃ−Ｌ２特性のテーブル（ルックアップテーブル）から距離Ｌ２を取得する。この取得した距離Ｌ２を用いて、コンピュータ１０はステップＳ１５においてエントリポイントなるべき目的地ＤＳＰに近い誘導経路ＮＶＲＴ上のノードを探索し、これにより、目的地ＤＳＰへ所定速度で向かうときの最短経路を発見する可能性を向上する。
【００１７】
図７及び図８において示されるように、もう一つの実施例においてコンピュータ１０は、車両進行方向角度θｃ、すなわち、オフルートＯＦＴ上の現車両位置Ｐｃにおける現車両進行方向と目的地ＤＳＰ方向間の角度を決定し、それから、図８にグラフ的に示すθｃ−Ｌ２特性のテーブルから距離Ｌ２を取得する。かくして、角度θｃが大きいとき、コンピュータ１０は車両が誘導経路ＮＶＲＴへより早く戻ることができるエントリーポイントを発見する。他方、角度θｃが小さいとき、すなわち、オフルートＯＦＴ上の車両進行方向が目的地ＤＳＰ方向に近いことを示しているとき、コンピュータ１０は最短経路を与える目的地に近いエントリポイントを発見することができる。ここに示される車速Ｖｃ及び角度θｃの機能は図に示されている通りである。
【００１８】
更に、他の実施例において、重み付けファクタを車速Ｖｃと進行方向角度θｃに適用することによりコンピュータ１０は複合した距離Ｌ２を次式
α・Ｖｃ＋β・θｃ＝Ｌ２
により計算する。ただし、α及びβは重み付け定数で、α、β＜１で、任意にあるいは経験的に設定される。
本発明を図に従って説明したが限定されるべきでない。また、技術分野における技術者であれば上記開示に照らして種々の変形が可能であるが、これらは請求項に記載された本発明の範囲内におさまるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明が向けられたオフルート時の経路誘導の問題説明図である。
【図２】従来例及び本発明のナビゲーションシステムのブロック図である。
【図３】本発明における経路探索のコンピュータプログラムのフローである。
【図４】図３の方法を図解的に示す説明図である。
【図５】オフルート状況における走行速度を図解的に示す説明図である。
【図６】走行速度の関数としてのパラメータＬ２の決定説明図である。
【図７】オフルート状況における車両走行方向角度の説明図である。
【図８】車両走行方向角度の関数としてのパラメータＬ２の決定説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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