(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導経路にしたがって車両を目的地へ誘導するナビゲーション装置において、車両が誘導経路から外れたことを検出するオフルート検出手段と、そのオフルート検出手段がオフルートを検出したときに、車両の現在位置から目的地または誘導経路上のリターンポイントまでの経路を計算する経路計算手段とを設けて、その経路計算手段が、誘導経路を計算するときのリンクコストを修正するための重みを決定する重み決定手段、その重み値にもとづいてオフルート中に走行しているリンクのリンクコストを低下させる修正手段、その修正されたリンクコストの関数を用いて、車両の現在位置から目的地または誘導経路上のリターンポイントまでの経路を計算する計算手段からなり、前記関数におけるオフルート道路のリンクコストの重みを減少させる補正値が車両速度に応じて変更されることを特徴とするナビゲーション装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、画面に写し出された道路地図上に車両の現在位置を表示しながら、その道路地図上に設定された誘導経路にしたがって車両を目的地へ誘導するナビゲーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の走行誘導の案内を行い、自車が所望の目的地に容易に到達できるようにしたナビゲーション装置は、車両の位置を検出してＣＤ−ＲＯＭから車両位置周辺の地図データを読み出し、地図画像をディスプレイ画面に描画するとともに、その地図画像上の所定箇所に車両位置マーク（自車位置マーク）を重ねて表示する。そして、車両の移動により現在位置が変化するにしたがい、画面の自車位置マークを移動したり、あるいは自車位置マークを画面中央等の所定位置に固定した状態で地図をスクロールして、常に車両位置周辺の地図情報が一目でわかるようになっている。
【０００３】
このようなナビゲーション装置は、出発地から目的地までの誘導経路を設定し、その誘導経路を地図上に表示するとともに、交差点案内（交差点拡大図、進行方向の表示）を行う経路誘導機能をそなえている。出発地と目的地を入力すると、ナビゲーション装置の誘導経路制御部は自動的に最適な誘導経路を決定し、その誘導経路上におげる各ノード（節点）の経緯度値を誘導経路メモリに連続して記憶する。そして、実際の走行時には、誘導経路メモリに記憶されたノード列の中から画面の地図表示エリアに入っている誘導経路をサーチし、その誘導経路を他の道路と識別可能に表示するとともに、接近中の交差点より所定距離内に入ると交差点案内図（交差点拡大図とその交差点での進行方向を示す矢印）を表示し、いずれの道路を走行すれば良いか、交差点でどの方向に進んだらよいかがわかるようになっている。また、誘導経路を外れると（オフルート）、車両の現在位置から誘導経路上の所定ポイント（リターンポイント）までの経路を探索（計算）し、そのリターンポイントを介して目的地に車両を案内するようになっている。
【０００４】
図１９は誘導経路表示例の説明図であり、ＣＭは自車マーク、ＲＴ（点線）は誘導経路、ＥＬＩは交差点Ｑにおける交差点拡大図である。交差点拡大図ＥＬＩは交差点構成リンクＢ１〜Ｂ４を所定太さのリンク図形で表現し、しかる後、透視変換して表示したものであり、各リンクにはその方向の行先名（大宮、所沢、浦和駅、日本橋）が表示され、また、誘導経路方向を示す矢印ＡＰＲが表示される。交差点拡大図を描画するには、図２０に示すように交差点進入方向（交差点進入リンクＬ１の方向）を基準にして、交差点Ｑの回り３６０゜を８等分して８個の角度領域（進入逆方向領域Ａ１、左斜め下領域Ａ２、左折領域Ａ３、左斜め上領域Ａ４、直進領域Ａ５、右斜め上領域Ａ６、右折領域Ａ７、右斜め下領域Ａ８）を求める。そして、交差点構成リンクがどの領域に属するか調べ、交差点構成リンクが属する角度領域に応じた方向に分岐を有する交差点拡大図を作成して描画する。
【０００５】
図２１は音声で交差点案内するメッセージの説明図であり、交差点を通過するリンク方向が右折の場合には「この先を右です。」、右斜め上の場合には「この先をななめ右です。」などのように案内する。なお、直進の場合には、交差点案内を行わないナビゲーション装置もある。
【０００６】
以上は日本国内におけるナビゲーション装置の概略であるが、米国等におけるナビゲーション装置では、走行時に地図および車両位置マークを有する地図画面（マップ画面）は表示せず、図２２〜図２７に示すような案内画面を表示し、音声で進行方向を案内するようになっている。それらの各案内画面において、ＣＤＳは交差点までの距離、ＤＤＳは目的地までの距離、ＶＣＤは音声案内サービス中を示すもの、ＴＤＬは現時刻、ＮＶＧは進行方向を示す案内画像である。車両現在位置から所定距離内の誘導経路上に交差点あるいは分岐路が存在しない場合には、図２２に示すように直進を示す案内画面を表示し、所定距離内に接近中の交差点あるいは分岐路が存在する場合には、図２３〜図２６に示すように交差点あるいは分岐路の拡大図とともに進行方向を示す矢印を表示し、また、Ｕターンが必要な場合には図２７に示すＵターン図形を表示する。そして、分岐路あるいは交差点より所定距離に到達すると、音声によって進行方向を案内するようになっている。
【０００７】
以上のように、米国等におけるナビゲーション装置は、車両位置を検出し、その車両位置に応じた地図データをＣＤ−ＲＯＭ等の地図データベースより読み取り、車両現在位置から所定距離内の誘導経路上に接近中の交差点あるいは分岐路があれば、日本における交差点拡大図表示と同様に地図データを用いてその交差点あるいは分岐路の拡大図形を表示するとともに進行方向を矢印で表示し、音声で進行方向を案内する。そして、所定距離内に接近中の交差点あるいは分岐路が存在しなければ直進を示す案内画面を表示する。また、誘導経路を外れると（オフルート）、車両現在位置から誘導経路上の所定ポイント（リターンポイント）までの経路を探索し、そのリターンポイントを介して目的地に車両を案内するようになっている。さらに、誘導経路設定時には、マップ画面に切り換えて、出発地や目的地を入力して誘導経路を設定するようになっている。
【０００８】
以上より、日本国内のナビゲーション装置と米国等のナビゲーション装置は内部的にはほとんど同じ構成をそなえており、表示画面の制御が異なるだけである。
【０００９】
ナビゲーション装置において車両の現在位置を測定する方法として、車両に搭載した自立航法センサ（距離センサおよび方位センサ）を用いて車両位置を測定する測定法（自立航法）と、衛星を用いたＧＰＳによる測定法（衛星航法）がある。自立航法による車両位置測定は、比較的低コストで車両位置の測定ができるが、センサ誤差により高精度に位置測定ができない対題があり、マップマッチング等の補正処理が必要になる。また、衛星航法は絶対的な位置の検出が可能であるが、測定位置データは種々の要因によるドリフト的な位置誤差を含んでおり、米国機関の公称精度は１００ｍ以下（精度９５％）である。また、衛星航法では、トンネルやビルなどの衛星電波が遮られる場所で位置検出ができない問題もある。
【００１０】
そこで、最近の車載ナビゲーション装置は自立航法と衛星航法を併用しており、通常は、自立航法により位置、方位を推定するとともに、マップマッチング処理により推定車両位置を修正して走行道路上の実車両位置を求めるようにしている。そして、何らかの原因でマップマッチングが不可能になって自立航法による測定車両位置が実車両位置から大幅にずれ、その測定車両位置とＧＰＳによる測定車両位置の距離がＧＰＳの誤差範囲を越えると、車両位置をＧＰＳにより測定された位置に修正し、しかるのち、マップマッチング処理により車両位置を走行道路に合せ込んで実車両位置を求めるようにしている。
【００１１】
自立航法においては、距離センサと相対方位センサの出力にもとづいて積算により以下のようにして車両位置を検出する。図２８は自立航法による車両位置検出方法の説明図であり、距離センサは車両がある処位距離Ｌｏ走行するごとパルスを出力するものとし、また、基準方位（θ＝０）をＸ軸の正方向、基準方位から反時計回りを＋方向とする。前回の車両位置を点Ｐ０（Ｘ０，Ｙ０）、点Ｐ０での車両進行方向をθ０、単位距離Ｌｏ走行した時点での相対方位センサの出力をΔθ１とすると、車両位置の変化分は、
ΔＸ＝Ｌｏ・ｃｏｓ（θ０＋Δθ１）          …（１）
ΔＹ＝Ｌｏ・ｓｉｎ（θ０＋Δθ１）          …（２）
となり、今回の点Ｐ１での車両進行方向の推定方位θ１と推定車両位置（Ｘ１，Ｙ１）は、
θ１＝θ０＋Δθ１                                      …（３）
Ｘ１＝Ｘ０＋ΔＸ＝Ｘ０＋Ｌｏ・ｃｏｓ（θ０＋Δθ１）    …（４）
Ｙ１＝Ｙ０＋ΔＹ＝Ｙ０＋Ｌｏ・ｓｉｎ（θ０＋Δθ１）    …（５）
としてベクトル合成により計算できる。したがって、スタート地点での車両の絶対方位と位置座標を与えれば、その後、車両が単位走行するごとに、（３）〜（５）式の計算をくり返すことにより車両位置をリアルタイムで推定できる。
【００１２】
しかし、自立航法では走行するにつれて誤差が累積して推定車両位置が道路から外れる。そこで、マップマッチング処理によって推定車両位置を道路データと照合して道路上の実車両位置に修正する。図２９および図３０は、投影法によるマップマッチングの説明図である。現車両位置が点Ｐｉ−ｌ（Ｘｉ−ｌ，Ｙｉ−ｌ）にあり、車両方位がθｉ−ｌであったとする（図２９では点Ｐｉ−ｌは道路ＲＤａと一致していない場合を示す）。点Ｐｉ−ｌより一定距離Ｌｏ（例えば１０ｍ）走行したときの相対方位がΔθｉであれば、自立航法による推定車両位置Ｐｉ′（Ｘｉ′，Ｙｉ′）と、その位置Ｐｉ′での推定車両方位θｉは、次式により求められる。
θｉ＝θｉ−ｌ＋Δθｉ                        …（６）
Ｘｉ′＝Ｘｉ−ｌ＋Ｌｏ・ｃｏｓθｉ            …（７）
Ｙｉ′＝Ｙｉ−ｌ＋Ｌｏ・ｓｉｎθｉ            …（８）
【００１３】
このとき、（ａ）推定車両位置Ｐｉ′を中心に２００ｍ四方に含まれ、しかも垂線をおろすことのできるリンク（道路を構成するエレメント、またはセグメント）であって、推定車両位置Ｐｉ′での推定車両方位θｉとリンクのなす角度が一定値以内（例えば４５゜以内）で、かつ推定車両位置Ｐｉ′からリンクにおろした垂線の長さが一定距離（例えば１００ｍ）以内となっているものを探す。ここでは道路ＲＤａ上の方位θａ１のリンクＬＫａ１（ノードＮａ０とＮａ１を結ぶ直線）と道路ＲＤｂ上の方位θｂ１のリンクＬＫｂ１（ノードＮｂ０とＮｂ１を結ぶ直線）となる。
【００１４】
（ｂ）次いで、推定車両位置Ｐｉ′からリンクＬＫａ１、ＬＫｂ１におろした垂線ＲＬｉａ、ＰＬｉｂの長さを求める。（ｃ）しかる後、次式によって係数Ｚを算出する。
Ｚ＝ｄＬ・２０＋ｄθ・２０  （ｄθ≦３５゜）          …（９）
または
Ｚ＝ｄＬ・２０＋ｄθ・４０  （ｄθ＞３５゜）          …（１０）
なお、ｄＬは推定車両位置Ｐｉ′からリンクにおろした垂線の長さ（推定車両位置からリンクまでの距離）、ｄθは推定車両方位θｉとリンクのなす角度であり、角度ｄθが大きいほど重み係数を大きくしている。
【００１５】
（ｄ）係数Ｚが求まれば、以下の条件（１）、（２）、（３）を満足するリンクを求め、係数値が最小のリンクをマッチング候補（最適道路）とする。
（１）距離ｄＬ≦７５ｍ（最大合せ込み距離７５ｍ）
（２）角度差ｄ０≦３０゜（最大合せ込み角度３０゜）
（３）係数値Ｚ≦１５００
ここでは、条件（１）、（２）、（３）を満足するリンクがＬＫａ１となる。
【００１６】
（ｅ）そして、点Ｐｉ−ｌと点Ｐｉ′を結ぶ走行軌跡ＳＨｉを垂線ＲＬｉａの方向に点Ｐｉ−ｌがリンクＬＫａ１上（またはリンクＬＫａ１の延長線上）にくるまで平行移動して、点Ｐｉ−ｌと点Ｐｉ′の移動点ＰＴｉ−ｌとＰＴｉ′を求める。
【００１７】
（ｆ）最後に、点Ｔｉ−ｌを中心としてＰＴｉ′がリンクＬＫａ１上（またはリンクＬＫａ１の延長線上）にくるまで回転移動して移動点を求め、実車両位置Ｐｉ（Ｘｉ，Ｙｉ）とする。なお、実車両位置Ｐｉでの車両方位はθｉのままとされる。また、図２７に示すように、前回の車両位置である点Ｐｉ−ｌが道路ＲＤａ上にあるときは、移動点ＰＴｉ−ｌは点Ｐｉ−ｌと一致する。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ナビゲーション装置では、マップマッチング処理により求まった最適道路が誘導経路を構成するか常時チェックし、誘導経路を構成しないと、車両が誘導経路から外れたものとみなす（オフルート）。オフルートになると、ナビゲーション装置は自動経路探索モードになっていれば、直ちに車両位置から誘導経路上の末通過ノードであって、車両位置からの直線距離が最短のノード（リターンポイント）を求め、車両位置からそのリターンポイントへ車両を誘導する経路を探索し、その探索した経路にしたがって車両を誘導経路に案内する。また、自動経路探索モードになっていなければ、ドライバがリモコン等を操作して経路探索を指示すると、リターンポイントを求め、車両位置がらそのリターンポイントへ車を誘導する経路を探索し、その探索した経路にしたがって車両を誘導経路に案内する。
【００１９】
しかし、オフルート時における従来の経路探索には種々の問題がある。
第１の問題点は、誘導経路に戻るための最短経路を選択できない場合があるこどである。図３１は、かかる状況の説明図である。車両が実線で示す誘導経路ＮＶＲＴ上を走行しできてポイントＣＰでオフルートすると、自動経路探索モードがオンの場合は直ちに、また、自動経路モードがオフの場合は経路探索が指示されたときに、経路探索が開始される。このような経路探索において、ナビゲーション装置は車両位置（Ａ地点）から直線距離が最も近い誘導経路上の末通過ノードＣをリターンポイントとして求める。しかる後、ナビゲーション装置は点線で示すように車両位置ＡからリターンポイントＣに至る経路の探索を行い、車両をその経路に沿って誘導する。しかし、その経路よりもＡ→Ｂに沿った経路ＲＴで誘導経路ＮＶＲＴに戻った方が目的地までの距離は短い。すなわち、従来方法では、誘導経路に戻るために最短距離を選択できない場合が生ずる。なお、最初の誘導経路の探索時にＣＰ→Ａ→Ｂのルートが選ばれない理由は、幅員の大きな道路が優先的に選択されるからである。
【００２０】
第２の問題点は、リターンポイントまでの経路が陳腐化することである。従来の経路探索では、走行しながら車両位置およびリターンポイントの両方から経路探索を行い、両方から経路が交差したとき、両経路を合成して車両位置からリターンホイントへ戻る経路（点線）を得ている。しかし、そのような方法では、車両が走行しているため、経路が求まったときには既に車両は相当距離移動している。そのため、オフルートになって探索した経路を使用できなくなってしまう。
【００２１】
第３の問題点は、目的地でオフルートすると、目的地に対して遠ざかる経路あるいは目的地を大回りする経路が探索されることである。図３２および図３３は、かかる場合の説明図であり、ＮＶＲＴ（斜線）は誘導経路、ＣＲは車両、ＤＳＰは目的地である。図３２において、誘導経路ＮＶＲＴよりオフルートしたとき、自動経路探索モードになっていると、直ちに経路探索が開始される。この場合、Ａ地点から最も近い誘導経路上のノードはＢ地点であるため、車両位置Ａより進行方向にＢ地点に向かう経路を探索すると、点線で示す経路を探索してしまい、目的地から遠ざかる経路となってしまう。また、図３３において、誘導経路ＮＶＲＴよりオフルートしたとき、自動経路探索モードになっていない場合、地点Ａまで進行してから経路探索をリモコンより指示すると、最も近い誘導経路上のノードはＢであるため（目的地はノード上にない）、地点Ａから地点Ｂへの大回りの経路が探索されてしまう。
【００２２】
本発明は、以上の点を考慮したうえで、誘導経路から車両が外れても（オフルート）、目的地までの走行距離が短くなるように車両を誘導経路に戻す経路を探索できるようにするものである。
【００２３】
また、本発明は、オフルート後に探索された経路が陳腐化しておらず、その経路に沿って車両を誘導経路に戻すように誘導できるようにするものである。
【００２４】
さらに、本発明は、目的地付近でオフルートしても、最短走行距離で車両を目的地に誘導する経路を探索し、その誘導経路にしたがって車両を目的地へ誘導できるようにするものである。
【００２５】
その際、特に本発明では、オフルート時にもとの誘導経路上のリターンポイントに戻すための経路または目的地へ直接誘導するための経路を再計算する場合、その再計算によって求められる経路から車両の現在位置が外れることがないように、現在走行中の道路がその再計算によって求められる経路中に含まれるようにすることを目的としている。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、誘導経路にしたがって車両を目的地へ誘導するナビゲーション装置において、車両が誘導経路から外れたことを検出するオフルート検出手段と、そのオフルート検出手段がオフルートを検出したときに、車両の現在位置から目的地または誘導経路上のリターンポイントまでの経路を計算する経路計算手段とを設けて、その経路計算手段が、誘導経路を計算するときのリンクコストを修正するための重みを決定する重み決定手段、その重み値にもとづいてオフルート中に走行しているリンクのリンクコストを低下させる修正手段、その修正されたリンクコストの関数を用いて、車両の現在位置から目的地または誘導経路上のリターンポイントまでの経路を計算する計算手段からなるようにすることによって達成される。そして、前記関数におけるオフルート道路のリンクコストの重みを減少させる補正値が車両速度に応じて変更されるようにして、現在位置から目的地への誘導を車両速度に応じて最適に行わせることができるようにしている。
【００２７】
【実施例】
図１は、本発明によるナビゲーション装置の全体の構成図を示している。１はナビゲーション制御装置、２はナビゲーション制御装置に対する各種指令の入力、誘導経路設定操作、各種データの設定操作等を行う操作部（例えばリモコン）、３は試図、誘導経路、交差点案内図、各種メニュー等を表示するディスプレイ装置、４は地図情報を記憶するＣＤ−ＲＯＭ（地図データベース）、５はＣＤ−ＲＯＭドライブ、６は衛星からの電波を受信して車両の現在位置、方位を測定するＧＰＳ受信機、７は各衛星からの電波を受信するマルチビームアンテナ、８は自立航法用センサ、９は交差点での案内音声を出力するオーディオ部であり、カーオーディオ装置が利用できる。
【００２８】
ＧＰＳ受信機６は、３次元測位あるいは２次元測位の処理を行って車両位置、方位を計算し（方位は現自車位置と１サンプリング時間ΔＴ前の自車位置を結んだ方向となる）、これらを測位時刻とともに出力する。
【００２９】
自立航法センサ８は、図示しないが、車両の進行方向変化の角度を検出する振動ジャイロ等の相対方位センサ（角度センサ）、所定走行距離ごとに１個のパルスを発生する距離センサをそなえている。
【００３０】
ＣＤ−ＲＯＭ４に記憶される地図情報は、（１）地図上の道路成分を表示するための道路レイヤ、（２）地図上のオブジェクトを表示するための背景レイヤ、（３）市町村名などの文字を表示するための文字レイヤ、（４）ＩＩＳ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）情報を記憶するＩＩＳレイヤなどから構成されている。このうち、道路レイヤは、図２に示すように、道路リンクデータＲＬＤＴ、ノードデータＮＤＤＴ、交差点データＣＲＤＴを有している。
【００３１】
道路リンクデータＲＬＤＴは該当道路の属性情報を与えるもので、道路リンク上の全ノード数、道路を構成する各ノードの番号、道路番号（道路名）、道路の種別（高速道路、国道、県道、その他の区別）等のデータにより構成されている。
【００３２】
交差点データＣＲＤＴは、地図上の各交差点に連結するリンク上のノードのうち、交差点に最も近いノード（交差点構成ノードという）の集合である。
【００３３】
また、ノードデータＮＤＤＴは、道路を構成する全ノードのリストであり、ノードごとの位置情報（緯度、経度）、ノードが交差点であるか否かの交差点識別フラグ、ノードが交差点であれば交差点データを示し、交差点でなければそのノードが属する道路リンクを示すポインタ等で構成される。
【００３４】
図３は、リモコンの外観図である。２ａは、カーソル（フォーカスという）や自車マーク等を地図に対して相対的に８方向に移動させたり、所望のメニュー項目を選択するためにメニュー選択バーを上下左右に移動したり、フォーカス位置を設定入力する際あるいはメニューを選択する際などに押下されるジョイスティックキーである。２ｂは詳細レベルの地図を表示する際に操作される拡大キー、２ｃは広域地図を表示する際に操作される縮小キー、２ｄはメニューを表示する際に操作されるメニューキーである。２ｅは自車位置が存在する地図を自車マークとともに表示するためのナビゲージョンキー（ＮＶキー）、２ｆは所望の地点を記憶する際に操作されるメモリキー（ＭＥＭＯキー）、２ｇは頻繁に使用する機能を設定しておくことによってその機能を選択できるファンクションキー、２ｈは電源キーである。
【００３５】
ジョイスティックキー２ａを操作して自動経路探索モードのオン・オフ項目をディスプレイ両面に表示し、オン選択することにより、ナビゲーション装置を自動経路探索オンモードにすることができ、また、オフ操作することにより自動経路探索オフモードにすることができる。
【００３６】
ナビゲーション装置は、自動経路探索オンモードにおいて、オフルートすると、自動的に経路を探索する。また、自動経路探索オフモードにおいては、走行時にＮＶキー２ｅを押下することにより、経路探索開始をナビゲーション装置に指示することができる。
【００３７】
図４はナビゲーション装置の具体的な構成図であり、１はナビゲーション制御装置、２はリモコン、３はディスプレイ装置、４は地図情報を記憶するＣＤ−ＲＯＭ、６はＧＰＳ受信機、７はマルチビームアンテナ、８は自立航法分センサ、９はオーディオ部である。自立航法センサ８は、車両の進行方向の変化の角度を検出する振動ジャイロ等の相対方位センサ（角度センサ）８ａ、所定走行距離ごとに１個のパルスを発生する距離センサ８ｂをそなえている。
【００３８】
ナビゲーション制御装置１において、１１は地図読出制御部であり、（１）ジョイスティックキーや地図の縮小／拡大キー等で地図の移動操作や地図選択操作がなされたときにフォーカス位置（画面中心の経緯度値）を計算するとともに、（２）自車位置あるいはフォーカス位置等にもとづいてＣＤ−ＲＯＭ４から所定の地図情報を読み出すものである。１２は、ＣＤ−ＲＯＭ４から読み出された地図情報を記憶する地図バッファである。地図バッファ１２には、後述する地図スクロールができるように、自車位置あるいはフォーカス位置周辺の複数枚（複数ユニット）の地図情報、例えば３×３ユニットの地図情報が読み出される。１３は地図描画部であり、地図バッファ１２に記憶された地図情報を用いて地図画像を発生する。１４は地図画像を記憶するＶＲＡＭ、１５は画面中心位置（自車位置、フォーカス位置）にもとづいてＶＲＡＭ１４から切り出す１画面分の位置を変えて自車位置の移動あるいはフォーカス移動にしたがって地図をスクロール表示する読出制御部である。
【００３９】
また、ナビゲーション制御装置１において、１６は接近中の交差点における案内をディスプレィ画像および音声で行う交差点案内部であり、実際の経路誘導に際して、自車が接近中の交差点より所定範囲内に接近したときに、その交差点の案内図（交差点拡大図、行先、進行方向矢印）をディスプレイ画面に表示するとともに、進行方向を音声で案内する。１７はリモコン２の操作に応じた信号を受信して各部に指示するリモコン制御部、１８はＧＰＳ受信機６からのＧＰＳデータを記憶するＧＰＳデータ記憶部、１９は自立航法センサ出力にもとづいて自車位置（推定車両位置）および車両方位を計算する車両位置・方位計算部である。２０はマップマッチング制御部であり、地図バッファ１２に読み出されている地図情報と推定車両位置および車両方位とを用いて所定走行距離（例えば１０ｍ）ごとに投影法によるマップマッチング処理を行って自車位置を走行道路上に位置修正する。マップマッチング制御部２０は、車両位置を所定道路上に位置修正したとき、その道路が誘導経路を構成していない場合には、車両が誘導経路から外れたものとみなしてオフルート信号を出力する。
【００４０】
また、ナビゲーション制御装置１において、２１は誘導経路制御部であり、入力された出発地から目的地までの誘導経路の計算処理、および車両が誘導経路より外れたとき（オンルート）に後述する経路の探索処理を行う。２２は誘導経路を記憶する誘導経路メモリ、２３ば誘導経路描画部である。
【００４１】
誘導経路メモリ２２には、誘導経路制御部２１により計算された誘導経路ＩＲＴ（図５参照）上の全ノードＮｓ，Ｎｉ（ｉ＝１、２、３、…）、Ｎｏの位置データが出発地から目的地まで図６に示すように記憶される。誘導経路描画部２３は、走行時、誘導経路メモリ２２より誘導経路情報（ノード列）を読み出して地図上に描画する。
【００４２】
さらに、ナビゲーション制御装置１において、２４は各種メニュー画面（操作画面）を表示する操作画面発生部、２５は自車マークやカーソル（フォーカス）などの各種マークを出力するマーク発生部、２６は画像合成部である。
【００４３】
図７は、誘導経路制御部の構成図である。２１は誘導経路制御部、２２は誘導経路メモリ、３１は誘導経路制御プロセッサ、３２は誘導経路計算プログラムＮＶＰＩやオンルート時の経路計算プログラムＮＶＰ２を記憶するプログラムメモリである。
【００４４】
以下に、誘導経路制御部１における誘導経路計算処理について述べる。
誘導経路計算プログラムＮＶＰ１は出発地がら目的地までの誘導経路を計算するもので、最短距離経路を誘導経路とする場合にはダイクストラ法が知られている。ダイクストラ法は、出発地と目的地を結ぶ直線を半径とする領域、あるいはその領域より大きめの領域内に存在する全交差点を考慮して、出発地から目的地までの距離を最短にする経路を探索するものである。図８はダイクストラ法の概略説明図で、道路を直線、交差点を直線の交点としてグラフ化したものであり、各交差点間の距離は既知である。図中、ＳＴＰは出発地、ＤＳＰは目的地である。
【００４５】
ダイクストラ法においては、出発地ＳＴＰに隣接する１次交差点Ａ１〜Ａ４を求め、各１次交差点Ａ１〜Ａ４に対応させて０次交差点（出発地）からの距離を記憶する。次いで、各１次交差点Ａ１〜Ａ４について２次交差点Ｂｉｊを求め、各２次交差点に対応させて１次交差点および出発地からの距離を求める。
【００４６】
その際、例えば、１次交差点Ａ２については３つの２次交差点Ｂ１１、Ｂ１２、Ｂ１３が求まり、各２次交差点Ｂ１１、Ｂ１２、Ｂ１３に対応させて、
Ｂ１１：１次交差点Ａ２と出発地からの距離ｄ１１
Ｂ１２：１次交差点Ａ２と出発地からの距離ｄ１２
Ｂ１３：１次交差点Ａ２と出発地からの距離ｄ１３
を記憶する。
【００４７】
また、１次交差点Ａ３について３つの２次交差点Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２３が求まり、各２次交差点Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２３に対応させて、
Ｂ２１：１次交差点Ａ３と出発地からの距離ｄ２１
Ｂ２２：１次交差点Ａ３と出発地からの距離ｄ２２
Ｂ２３：１次交差点Ａ３と出発地からの距離ｄ２３
を記憶する。他の一次交差点Ａ１、Ａ４についても同様に、２次交差点を求めて所定のデータを記憶する。
【００４８】
ところで、交差点Ｂ１３とＢ２１とは同一の交差点である。このように、データを記憶すべき交差点が重複すると、出発地からの距離ｄ１３とｄ２１の大小を比較し、小さい方のデータのみを記憶する。例えば、ｄ１３＞ｄ２１であれば、交差点Ｂ１３（＝Ｂ２１）のデータとしてＢ２１のデータが最終的に記憶され、Ｂ１３のデータは削除される。
【００４９】
以後、同様に、各２次交差点について３次交差点Ｃｉｊを求め、各３次交差点に対応させて２次交差点および出発地がらの距離を求めて記憶し、一般に各第ｉ次交差点について第（ｉ＋ｊ）次交差点を求め、各第（ｉ＋ｊ）次交差点に対応させて第ｉ次交差点と出発地からの距離を求めて記憶していけば、最終的目的地ＤＳＰに到達する。
【００５０】
目的地ＤＳＰに到達すれば、その目的地（ｍ次の交差点とする）に対応させて記憶してある（ｍ−１）次の交差点、その（ｍ−１）次の交差点に対応させて記憶してある（ｍ−２）次の交差点、…、２次の交差点に対応させて記憶してある１次交差点、その１次交差点に対応させて記憶してある０の交差点（出発地）を順次結んでなる経路が最短経路となる。なお、実際には高速道路優先、幅員の広い道路優先などの条件を加味して最適な誘導経路が決定される。
【００５１】
以下に、誘導経路制御部１におけるオフルート時の経路計算処理について述べる。
オフルート時の経路計算プログラムＮＶ２はオフルート時に誘導経路を再計算するものであり、図９はそのときのプログラムによる処理のフローチャートを示している。
【００５２】
図９において、誘導経路制御部２１か誘導経路制御プロセッサ３１は、マップマッチング制御部２０（図４）からの信号にもとづいてオフルートになったか否かを監視し（ステップ１０１）、オフルートでない場合には、それまでの誘導経路にしたがって車両を誘導する（ステップ１０２）。
【００５３】
しかし、オフルート信号がマップマッチング制御部２０より入力されると、誘導経路制御プロセッサ３１はオフルート時の経路計算プログラムＮＶＰ２にしたがって処理を開始する。
【００５４】
その際、まず、自動経路探索がオンであるか否かをチェックし（ステップ１０３）、オンモードの場合には、図１０に示すように、誘導経路ＮＶＲＴ上の末通過の全ノード（×印）について、車両位置Ｐｃから各ノードまでの直線距離Ｄ１ど、各ノードから目的地ＤＳＰまでの誘導経路ＮＶＲＴに沿った道なり距離Ｄ２とをそれぞれ求める。
【００５５】
次いで、次式
Ｄ＝α・Ｄ１＋β・Ｄ２              …（１１）
により、Ｄ１，Ｄ２に補正係数α，βをそれぞれ乗じた和Ｄを演算する。ここで、α＜βであり、例えばα＝０．３、β＝０．７である。すなわち、道なり距離Ｄ２の重み係数βを直線距離Ｄ１の重み係数αより大きくして、各距離を補正したときの補正距離α・Ｄ１，β・Ｄ２の和を求める。しかるのち、補正距離の和Ｄが最小となるノードをリターンポイントとして決定する（ステップ１０４）。
【００５６】
リターンポイントが決まれば、車両位置からリターンポイントに向けて進行方向に１方向からダイクストラ法等により経路を探索し（ステップ１０５）、以後、その探索した経路を表示する。そして、そのリターンポイントに向けて車両を誘導し、リターンポイントに戻った後は当初の誘導経路にしたがって車両を目的地に向けて誘導する（ステップ１０６）。
【００５７】
一方、ステップ１０３において、自動経路探索モードがオフの場合には、誘導経路制御プロセッサ３１は、マップマッチング制御部２０からの信号にもとづいて、経路探索がリモコン２から指示されたか否かを監視し（ステップ１０７）、指示されなければそれまでの誘導経路を表示する（ステップ１０２）。また、オフルート後にリモコン２から経路探索が指示された場合には、ステップ１０４以降の処理により経路探索を行う。
【００５８】
以上のように、（１１）式により求まる補正距離の和Ｄが最小のノードをリターンポイントとすることにより、直線距離Ｄ１より道なり距離Ｄ２に重きをおいてリターンポイントを決定する。その結果、車両位置から目的地までのトータルの走行距離が短い経路を探索することができる。
【００５９】
例えば、図１１に示すように、車両は実線で示す誘導経路ＮＶＲＴ上を走行してきてポイントＣＰでオフルートすると、自動経路探索モードがオンの場合は直ちに、また、自動経路探索モードがオフの場合は経路探索が指示されたときに経路探索を開始する。かかる経路探索において、ナビゲーション装置は前述した処理によりノードＢをリターンポイントと決定し、Ａ地点よりＢ地点に至る経路ＲＴを探索する。その結果、目的地までの走行距離が短い経路ＲＴに沿って車両を誘導することができる。
【００６０】
なお、以上では末通過の全ノードについて（１１）式の演算を行う場合について説明したが、オフルート時の経路計算プログラムＮＶ２は、誘導経路順に各ノードについて（１１）式の演算を行い、Ｄの値が減小から増大に変化したときのノードをリターンポイントとし、以後の演算を打つ切るようにすることも可能である。
【００６１】
以下に、誘導経路制御部１におけるオフルート時の別の経路計算処理について述べる。
図１２はオフルート時の別の経路計算処理のフローである。前述した経路計算処理では経路探索時点における車両位置から目的地までの直線距離を考慮しなかったが、この経路計算処理では車両位置から目的地までの直線距離を考慮して誘導経路の計算を行う。
【００６２】
誘導経路制御プロセッサ３１（図７）は、マップマッチング制御部２０（図４）からの信号にもとづいて、車両がオフルートになったか否かを監視し（ステップ１１１）、オフルートでない場合にはそれまでの誘導経路にしたがって車両を誘導する（ステップ１１２）。
【００６３】
しかし、オフルート信号がマップマッチング制御部２０（図４）より入力されると、誘導経路制御プロセッサ３１（図７）はオフルート時の経路計算プログラムＮＶＰ２にしたがって処理を開始する。
【００６４】
まず、自動経路探索オンモードであるか否かをチェックし（ステップ１１３）、オンモードの場合には、車両位置から目的地までの直線距離Ｄ３を演算によって求め、その直線距離Ｄ３が設定値、例えば１０Ｋｍ以下か否かを判断する（ステップ１１４）。その直線距離Ｄ３が設定値以上の場合には、換言すれば、目的地から離れている場合には、前述の経路計算処理と同様にリターンポイントを求めて、そのリターンポイントに至る経路を探索する。すなわち、誘導経路ＮＶＲＴ（図１０）上の末通過の全ノードについて、車両位置Ｐｃから各ノードまでの直線距離Ｄ１と、対応の各ノードから目的地ＤＳＰまでの誘導経路ＮＶＲＴに沿った道なり距離Ｄ２を求め、（１１）式により補正距離の和Ｄを算出し、その算出された補正距離の和Ｄが最小のノードをリターンポイントとして決定する（ステップ１１５）。
【００６５】
リターンポイントが求まれば、再計算サブルーチンにおいて、ダイクストラ法等により車両位置からリターンポイントに向けて進行方向に１方向から経路が探索される（ステップ１１６）。詳細は後述するが、再計算サブルーチンによって、走行中の道路における車両の進行方向における交差点間距離を、探索される経路ができるだけ直線経路となるように補正する。サブルーチンによる探索の後、そのように探索された経路を表示し、リターンポイントに向けて車両を誘導し、車両がリターンポイントに戻った後は、当初の誘導経路にしたがって車両を目的地に向けて誘導する（ステップ１１７）。
【００６６】
一方、車両位置から目的地までの直線距離Ｄ３が設定値以下の場合には、車両位置から目的地までの誘導経路を前述の再計算サブルーチンによって再計算する（ステップ１１９）。しかる後、再計算された誘導経路を表示し、その誘導経路に沿って車両を案内する（ステップ１１７）。
【００６７】
再計算サブルーチンについて；
オフルート時の誘導経路再計算処理におけるステップ１１６またはステップ１１９において、再計算サブルーチンが実行され、具体的には図１３のフローに示される処理が行われる。
【００６８】
図１３に示されるサブルーチンにおいて、走行中のオフルート道路ＯＦＲＴにおける距離の重みを減少させる補正値αを決定する処理を行う（ステップＳ１２０１）。次いで、走行中の道路における前方の交差点間距離を、それに補正値（例えばα＝０．６）を乗ずることによって、前方の交差点間距離が実際の交差点間距離よりも短くなるように補正する（ステップＳ１２０２）。ここでは、補正をオフルート道路ＯＦＲＴ以外の道路がない状態で行うので、実際の交差点間距離が誘導経路の再計算に用いられる。
【００６９】
次いで、ステップＳ１２０３において、現在位置からリターンポイント（または目的地）までの誘導経路をダイクストラ法を用いて計算する。図１４は、ダイクストラ法を用いる誘導経路再計算処理を概略的に示す図である。
【００７０】
図１４において、車両の現在位置ＳＴＰは円の中心にあり、車両の進行方向は図の右方向である。ここでは、オフルート道路ＯＦＲＴは、現在位置ＳＴＰ−Ａ２−Ｂ１２−Ｃ２２である。また、誘導経路再計算の対象となるリターンポイントはＲＰで示され、現在位置からそのリターンポイントＲＰに至る誘導経路を再計算によって求める。ここでは、オフルート道路ＯＦＲＴは図１３のステップＳ１２０１において求めにれた補正係数で補正されているので、交差点間距離ｄ０１とｄ１２はそれぞれ実際の距離よりも短いと判定され、したがって誘導経路が直進道路となる傾向が大きくなる。しかし、もし現在位置付近の交差点（例えば交差点Ａ２）の後のかなりの距離内においてオフルート道路に交差点が存在せず、次の交差点が交差点Ｃ２２またはそれに続く交差点であるなら、誘導経路は交差点Ａ２で折れるような経路となる傾向が強くなる。
【００７１】
なお、図１３のステップＳ１２０１における補正値αは、図１５または図１６に示される車速と補正値αとの関係からわかるように、誘導経路再計算の開始時における車速に応じて変化する。すなわち、補正値αは車両速度が速くなるほど小さい値となるように設定されるが、それによってオフルート時の走行道路のリンクコストの重みが車両速度が速くなるほど減少することになる。
【００７２】
以上説明した実施例においては誘導経路探索を交差点間の距離にもとづいて行ったが、本発明はそれに限定されることなく、道路データが交差点間の平均走行時間などのコストとして与えられる場合、そのコストを減少させるような補正を、距離に対する補正と同じような補正値αを用いて行うことも可能である。
【００７３】
車両がオフルートすると、そのオフルート道路ＯＦＲＴの誘導経路計算において交差点間距離がより短い距離に補正されるので、車両を現在位置に近いオフルート道路の交差点でターンさせるように誘導する可能性が少なくなる。その結果、車両をリターンポイントに誘導するための経路探索において、車両がオフルートする可能性が少なくなり、経路探索を有効に行うことができる。
【００７４】
以上のように、目的地付近でオフルートした場合、目的地までの誘導経路を再計算し、その誘導経路にしたがって車両を案内するようにしながら、従来のように目的地から遠ざかる方向に経路が設定されたり、目的地を大回りするような経路が探索されることがなくなる。
【００７５】
図１７および図１８はかかる場合の説明図であり、ＮＶＲＴは誘導経路（斜線）、ＣＲは車両、ＤＳＰは目的地である。
【００７６】
図１７において、誘導経路ＮＶＲＴよりオフルートしたとき、自動経路探索モードになっていると、直ちに経路探索が開始する。この場合、オフルートしたＡ地点から目的地までの距離が設定値以下であるため、Ａ地点から目的地ＤＳＰまでの誘導経路の再計算を行い、図中点線で示す誘導経路を求め、その誘導経路に沿って車両を案内する。
【００７７】
また、図１８において、誘導経路ＮＶＲＴよりオフルートし（自動経路探索モードになっていない）、Ａ地点まで進行してから経路探索をリモコンより指示すると、オフルートしたＡ地点から目的地までの距離が設定値以下であるため、Ａ地点から目的地ＤＳＰまでの誘導経路の再計算を行い、図中点線で示す誘導経路を求め、その誘導経路に沿って車両を案内する。
【００７８】
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は特許請求の範囲に記載した構成にもとづいて種々の変形実施が可能であり、本発明はそれら全てを包含するものである。
【００７９】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、誘導経路にしたがって車両を目的地へ誘導するナビゲーション装置において、車両が誘導経路から外れたことを検出するオフルート検出手段と、そのオフルート検出手段がオフルートを検出したときに、車両の現在位置から目的地または誘導経路上のリターンポイントまでの経路を計算する経路計算手段とを設けて、その経路計算手段が、誘導経路を計算するときのリンクコストを修正するための重みを決定する重み決定手段、その重み値にもとづいてオフルート中に走行しているリンクのリンクコストを低下させる修正手段、その修正されたリンクコストの関数を用いて、車両の現在位置から目的地または誘導経路上のリターンポイントまでの経路を計算する計算手段からなり、前記関数におけるオフルート道路のリンクコストの重みを減少させる補正値が車両速度に応じて変更されるようにしているので、オフルート時にもとの誘導経路上のリターンポイントに戻すための経路または目的地へ直接誘導するための経路を再計算するに際して現在走行中の道路がその再計算によって求められる経路中に含まれるようになり、再計算中の車両走行によってもその再計算によって求められる経路から車両の現在位置が逸脱することがなく、リターンポイントまたは目的地への誘導を車両速度に応じて最適に行わせることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるナビゲーション装置のブロック構成図である。
【図２】地図データ中における道路データの構成例を示す図である。
【図３】リモコンの外観図である。
【図４】本発明によるナビゲーション装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図５】誘導経路を構成するノード列を示す図である。
【図６】誘導経路メモリにおける誘導経路データの記憶状態を示す図である。
【図７】本発明のナビゲーション装置における誘導経路制御部および誘導経路メモリ部分の具体的な構成を示すブロック図である。
【図８】ダイクストラ法の説明図である。
【図９】オフルート時の誘導経路再計算処理のフローを示す図である。
【図１０】誘導経路からオフルートしたときの車両位置と誘導経路上の各ノードとの位置関係の一例を示す図である。
【図１１】オフルート位置から誘導経路上に復帰する経路の探索状態の一例を示す図である。
【図１２】オフルート時における別の誘導経路再計算処理のフローを示す図である。
【図１３】オフルート時の誘導経路再計算サブルーチンのフローを示す図である。
【図１４】誘導経路再計算時におけるダイクストラ法の説明図である。
【図１５】車速と補正値αとの関係の一例を示す特性図である。
【図１６】車速と補正値αとの関係の他の例を示す特性図である。
【図１７】本発明による経路探索の状態の一例を示す図である。
【図１８】本発明による経路探索の状態の他の例を示す図である。
【図１９】従来のナビゲーション装置における誘導経路案内の表示両面の一例を示す図である。
【図２０】交差点拡大図形描画法の説明図である。
【図２１】音声案内メッセージの内容の一例を示す表図である。
【図２２】米国におけるナビゲーション装置における目的地への誘導画面の一例を示す図である。
【図２３】米国におけるナビゲーション装置における目的地への誘導画面の他の例を示す図である。
【図２４】米国におけるナビゲーション装置における目的地への誘導画面のさらに他の例を示す図である。
【図２５】米国におけるナビゲーション装置における目的地への誘導画面のさらに他の例を示す図である。
【図２６】米国におけるナビゲーション装置における目的地への誘導画面のさらに他の例を示す図である。
【図２７】米国におけるナビゲーション装置における目的地への誘導画面のさらに他の例を示す図である。
【図２８】自立航法による車両の位置および方位計算の説明図である。
【図２９】投影法によるマップマッチングの一例を示す図である。
【図３０】投影法によるマップマッチングの他の例を示す図である。
【図３１】従来の経路探索の状態の一例を示す図である。
【図３２】従来の経路探索の状態の他の例を示す図である。
【図３３】従来の経路探索の状態のさらに他の例を示す図である。
【符号の説明】
１  ナビゲーション制御装置
２  リモコン
３  ディスプレイ装置
４  ＣＤ−ＲＯＭ（地図データベース）
５  ＣＤ−ＲＯＭドライブ
６  ＧＰＳ受信機
８  自立航法センサ
９  オーディオ部
２０  マップマッチング制御部
２１  誘導経路制御部
２２  誘導経路メモリ
２３  誘導経路描画部
ＮＶＲＴ  誘導経路
ＤＳＰ  目的地
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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