(57)【要約】【課題】必要な記憶容量を抑えつつ、全データ対の最小コスト演算を効率的に行う。【解決手段】道路データから経由点を削除して簡易道路データを作成する作成部と、簡易道路データに対し、ノード相互のリンクの最小コストをそれぞれ算出する第１算出部と、道路データの経由点を少なくとも始点または終点とする算出対象経路に対し、該始点または終点から、接続される２方向のリンクをたどり、それぞれ最初に到達する２通りの端点または交差点までの最小コストをそれぞれ算出する第２算出部と、第１算出部が算出した最小コスト、および第２算出部が算出した最小コストをそれぞれ記憶装置に記憶させる記憶部と、記憶装置が記憶した最小コストそれぞれを用いて、算出対象経路の最小コストを算出する第３算出部とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端点、経由点、または交差点のいずれかを示す複数のノード、およびノード間の道路区間を示す複数のリンクによって構成される道路データから、経由点を削除して端点および交差点をノードとする簡易道路データを作成する作成部と、
前記作成部が作成した簡易道路データに対し、ノード相互のリンクの最小コストをそれぞれ算出する第１算出部と、
前記道路データの経由点を少なくとも始点または終点とする算出対象経路に対し、該始点または終点から、接続される２方向のリンクをたどり、それぞれ最初に到達する２通りの端点または交差点までの最小コストをそれぞれ算出する第２算出部と、
前記第１算出部が算出した最小コスト、および前記第２算出部が算出した最小コストをそれぞれ記憶装置に記憶させる記憶部と、
前記記憶装置が記憶した最小コストそれぞれを用いて、前記算出対象経路の最小コストを算出する第３算出部と、
を有することを特徴とする最小コスト演算装置。
【請求項２】
前記第３算出部は、
前記算出対象経路における始点から接続される２方向のリンクをたどってそれぞれ最初に到達する２通りの端点または交差点と、前記算出対象経路における終点から接続される２方向のリンクをたどってそれぞれ最初に到達する２通りの端点または交差点とが一致する場合、一致した端点または交差点から始点までの最小コストと終点までの最小コストとの差を前記算出対象経路のコストとすること
を特徴とする請求項１に記載の最小コスト演算装置。
【請求項３】
前記第１算出部は、
前記作成部が作成した簡易道路データに対し、時間帯、季節、ノードの優先度、およびノード間の接続を示すリンクに応じて予め定められたコストの重みに基づいて、ノード相互のリンクの最小コストをそれぞれ算出すること
を特徴とする請求項１または２に記載の最小コスト演算装置。
【請求項４】
前記記憶部は、
前記第１算出部が算出した最小コストが予め定められた閾値以上であった場合、当該最小コストを前記記憶装置に記憶させないこと
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の最小コスト演算装置。
【請求項５】
前記第１算出部および前記第２算出部は、
ノード間の接続を示すリンクが、所定のノードからの経路として選択されることを禁止された禁止リンクである場合、前記禁止リンク以外のリンクを選択して最小コストをそれぞれ算出すること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の最小コスト演算装置。
【請求項６】
端点、経由点、または交差点のいずれかを示す複数のノード、およびノード間の道路区間を示す複数のリンクによって構成される道路データから、経由点を削除して端点および交差点をノードとする簡易道路データを作成する工程と、
作成した簡易道路データに対し、ノード相互のリンクの最小コストをそれぞれ算出する工程と、
前記道路データの経由点を少なくとも始点または終点とする算出対象経路に対し、該始点または終点から、接続される２方向のリンクをたどり、それぞれ最初に到達する２通りの端点または交差点までの最小コストをそれぞれ算出する工程と、
算出した最小コストをそれぞれ記憶装置に記憶させる工程と、
前記記憶装置が記憶した最小コストそれぞれを用いて、前記算出対象経路の最小コストを算出する工程と、
を含む最小コスト演算方法。
【請求項７】
端点、経由点、または交差点のいずれかを示す複数のノード、およびノード間の道路区間を示す複数のリンクによって構成される道路データから、経由点を削除して端点および交差点をノードとする簡易道路データを作成するステップと、
作成した簡易道路データに対し、ノード相互のリンクの最小コストをそれぞれ算出するステップと、
前記道路データの経由点を少なくとも始点または終点とする算出対象経路に対し、該始点または終点から、接続される２方向のリンクをたどり、それぞれ最初に到達する２通りの端点または交差点までの最小コストをそれぞれ算出するステップと、
算出した最小コストをそれぞれ記憶装置に記憶させるステップと、
前記記憶装置が記憶した最小コストそれぞれを用いて、前記算出対象経路の最小コストを算出するステップと、
をコンピュータに実行させるための最小コスト演算プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、最小コスト演算装置、最小コスト演算方法および最小コスト演算プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、標準化されたデジタル道路地図データベースなどを用いて、道路データ上の２地点間の距離や移動時間を求める最短経路探索を高速化する様々な手法が知られている。公知技術として、例えば事前に道路データ上の全点対の最短経路探索結果を求めておき、高速に道路データ上の２地点間の距離や移動時間を呼び出すＯＤ（Origin，Destination）コストマトリックスなどがある。最短経路探索は、ナビゲーションシステムや施設配置の決定などに用いられている。
【０００３】
また、特許文献１には、道路の簡易地図データを格納した記憶装置と、記憶装置に格納された簡易地図データに対応する目的地を入力する入力装置と、車輌の位置を検出する位置検出装置と、入力装置の簡易地図データに対応する目的地を用いて経路探索を行ない、経路探索の結果の経路探索データと車輌現在位置により経路案内を行なう制御装置とを具備し、簡易地図データが主要道路網の交差点の位置および接続リンク番号からなるノードデータおよびノード間の距離および接続角度からなるリンクデータとした車載用ナビゲーション装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２８８７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＯＤコストマトリックスは、道路データの規模が大きくなると、事前計算に時間がかかり、大きな記憶容量も必要になってしまうという問題があった。また、従来の始点・終点の候補が交差点などの簡易道路データ上の地点のみとなる最短経路探索方法では、２地点間の距離や移動時間を精度よく算出することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、必要な記憶容量を抑えつつ、全データ対の最小コスト演算を効率的に行うことができる最小コスト演算装置、最小コスト演算方法および最小コスト演算プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、端点、経由点、または交差点のいずれかを示す複数のノード、およびノード間の道路区間を示す複数のリンクによって構成される道路データから、経由点を削除して端点および交差点をノードとする簡易道路データを作成する作成部と、前記作成部が作成した簡易道路データに対し、ノード相互のリンクの最小コスト（例えば距離や移動時間など）をそれぞれ算出する第１算出部と、前記道路データの経由点を少なくとも始点または終点とする算出対象経路に対し、該始点または終点から、接続される２方向のリンクをたどり、それぞれ最初に到達する２通りの端点または交差点（以下、「近傍接続交差点等」と称する。）までの最小コストをそれぞれ算出する第２算出部と、前記第１算出部が算出した最小コスト、および前記第２算出部が算出した最小コストをそれぞれ記憶装置に記憶させる記憶部と、前記記憶装置が記憶した最小コストそれぞれを用いて、前記算出対象経路の最小コストを算出する第３算出部と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、必要な記憶容量を抑えつつ、全データ対の最小コスト演算を効率的に行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態にかかる経路探索装置のハードウェア構成を例示する図である。
【図２】図２は、経路探索装置が有する機能の概要を例示するブロック図である。
【図３】図３は、作成部が道路データから簡易道路データを作成した結果を模式的に示す図である。
【図４】図４は、第１算出部が最小コストおよび最小コスト経路を算出する対象となる簡易道路データを模式的に示す図である。
【図５】図５は、第１算出部が算出した結果をまとめたテーブルである。
【図６】図６は、第２算出部が始点および終点それぞれから近傍接続交差点等までの最小コストおよび最小コスト経路を算出する対象となる道路データを模式的に例示する図である。
【図７】図７は、第２算出部が始点および終点それぞれから近傍接続交差点等までの最小コストおよび最小コスト経路を算出した結果を例示するテーブルである。
【図８】図８は、経路探索装置が行う前処理の動作を例示するフローチャートである。
【図９】図９は、経路探索装置が行う経路探索処理の動作を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照して、経路探索装置の実施形態を詳細に説明する。ここでは、最小コストおよび最小コスト経路を算出する経路探索装置１０を例として説明するが、この経路探索装置１０は、コストそれぞれの値のみに注目して最小コストを算出する最小コスト演算装置として用いられてもよい。図１は、実施形態にかかる経路探索装置１０のハードウェア構成を例示する図である。図１に示すように、経路探索装置１０は、ＰＣ（Personal  Computer）などであり、例えばキーボード１０１、ディスプレイ１０２、通信Ｉ／Ｆ（インターフェイス）１０３、ＨＤＤ１０４、ＣＰＵ１０５、ＲＯＭ１０６、およびＲＡＭ１０７を有する。
【００１１】
キーボード１０１は、経路探索装置１０に対するユーザからの入力を受入れる入力部を構成する。入力部は、マウスなどが含まれていてもよい。ディスプレイ１０２は、経路探索装置１０の動作状況などをユーザに対して表示する表示部を構成する。通信Ｉ／Ｆ１０３は、例えばネットワークなどを介して、他の装置との通信を行う。
【００１２】
ＨＤＤ１０４は、経路探索装置１０が実行するプログラムやデータを記憶する記憶装置である。ＣＰＵ１０５は、プログラムを実行することにより、経路探索装置１０を構成する各部の制御、および演算を行う。ＲＯＭ１０６は、ＣＰＵ１０５が実行するブートプログラムなどを記憶する。ＲＡＭ１０７は、ＣＰＵ１０５がプログラムを実行する場合にデータなどを記憶する。ＲＡＭ１０７は、記憶装置として用いられてもよい。
【００１３】
次に、経路探索装置１０が有する機能について説明する。図２は、経路探索装置１０が有する機能の概要を例示するブロック図である。図２に示すように、経路探索装置１０は、作成部２０、第１算出部２２、第２算出部２４、記憶部２６、および第３算出部２８を有する。なお、作成部２０、第１算出部２２、第２算出部２４、記憶部２６、および第３算出部２８は、ＣＰＵ１０５が実行する最小コスト演算プログラムを構成するソフトウェアとしてモジュール化されていてもよいし、一部または全部がハードウェアによって構成されていてもよい。
【００１４】
作成部２０は、端点、経由点、または交差点のいずれかを示す複数のノード、およびノード間の道路区間を示す複数のリンクによって構成される道路データ（道路ネットワークデータ）から、経由点を削除して端点および交差点をノードとする簡易道路データを作成する。
【００１５】
図３は、作成部２０が道路データから簡易道路データを作成した結果を模式的に示す図である。図３に示すように、道路データは、複数の端点、経由点、および交差点を示すノードと、ノード間の道路区間を示す複数のリンクによって構成されている。ここで、端点は、道路の行き止まりを表している。また、交差点は、分岐を含む道路の接続点を表している。また、経由点は、分岐を伴わない道路上の地点であり、例えば道路のカーブなどを表現する場合に用いられる。
【００１６】
作成部２０は、図３に示したように、道路データから経由点を削除して端点および交差点をノードとするように簡素化した簡易道路データを可逆変換処理によって作成する。
【００１７】
第１算出部２２は、作成部２０が作成した簡易道路データに対し、ノード相互のリンクの最小コストおよび全てのノード間の最小コスト経路をそれぞれ算出する。ここで、図４および図５を用いて、第１算出部２２の動作例を説明する。図４は、第１算出部２２が最小コストおよび最小コスト経路を算出する対象となる簡易道路データを模式的に示す図である。図５は、第１算出部２２が算出した結果をまとめた最小コストテーブルである。ここで、最小コストテーブルとは、簡易道路データを用いて、ノード相互のリンクの最小コスト、およびノード間の最小コスト経路を示すものであるとする。なお、図５においては、図４におけるノードａ〜ｄについてのみ算出結果が示されている。このように、必要なノードが絞り込まれると、記憶容量の削減、および処理の高速化が容易となる。
【００１８】
図５に示したように、第１算出部２２は、全データ対経路探索を行うことにより、ノード相互の最小コスト、および当該最小コストに対応する最小コスト経路を算出し、最小コストと最小コスト経路とを対にして、記憶部２６に対して出力する。そして、記憶部２６は、第１算出部２２が算出した最小コストと最小コスト経路との対をＨＤＤ１０４などに記憶させる。つまり、経路探索装置１０は、全てのデータ対の最小コストおよび最小コスト経路を記憶させる必要がないため、必要な記憶容量を抑えることができる。
【００１９】
また、第１算出部２２は、作成部２０が作成した簡易道路データに対し、時間帯、季節、ノードの優先度、およびノード間の接続を示すリンクに応じて予め定められたコストの重みに基づいて、ノード相互のリンクの最小コストおよび全てのノード間の最小コスト経路をそれぞれ算出してもよい。つまり、ＨＤＤ１０４が時間帯や季節などの違いに応じて最小コストテーブルを分けて記憶していてもよい。
【００２０】
第２算出部２４は、道路データの経由点を少なくとも始点または終点とする算出対象経路に対し、該始点または終点から近傍接続交差点等までの最小コストおよび最小コスト経路をそれぞれ算出する。ここで、図６および図７を用いて、第２算出部２４の動作例を説明する。図６は、第２算出部２４が始点および終点それぞれから近傍接続交差点等までの最小コストおよび最小コスト経路を算出する対象となる道路データを模式的に例示する図である。図７は、第２算出部２４が算出した結果を例示する近傍接続テーブルである。ここで、近傍接続テーブルとは、道路データを用いて、始点および終点それぞれから近傍接続交差点等までの最小コストおよび最小コスト経路を示すものであるとする。また、始点から近傍接続交差点等までの最小コストおよび最小コスト経路を始点近傍接続情報とする。また、終点から近傍接続交差点等までの最小コストおよび最小コスト経路を終点近傍接続情報とする。
【００２１】
図７に示したように、第２算出部２４は、経由点である始点および終点から、２通りの近傍接続交差点等までの最小コストおよび最小コスト経路をそれぞれ算出し、近傍接続交差点等のノード名、当該最小コストおよび最小コスト経路をグループにして、記憶部２６に対して出力する。そして、記憶部２６は、近傍接続交差点等のノード名、最小コストおよび最小コスト経路のグループをＨＤＤ１０４などに記憶させる。つまり、経路探索装置１０は、全てのデータ対の最小コストおよび最小コスト経路を記憶させる必要がないため、必要な記憶容量を抑えることができる。
【００２２】
なお、第１算出部２２および第２算出部２４は、ノード間の接続を示すリンクが、所定のノードからの経路として選択されることを禁止された禁止リンクである場合、禁止リンク以外のリンクを選択して最小コストおよび最小コスト経路をそれぞれ算出する。ここで、禁止リンクとは、例えば道路データにおける一方通行や交通規制などの進行を制限するリンクであるとする。
【００２３】
記憶部２６は、ＨＤＤ１０４またはＲＡＭ１０７に対するデータの書込みおよび読出しなどの記憶制御を行う。具体的には、記憶部２６は、上述したように、第１算出部２２が算出した最小コストおよび最小コスト経路、並びに第２算出部２４が算出した最小コストおよび最小コスト経路をＨＤＤ１０４またはＲＡＭ１０７に記憶させる。また、記憶部２６は、第１算出部２２が算出した最小コストが予め定められた閾値以上であった場合、当該最小コストをＨＤＤ１０４などに記憶させなくてもよい。また、記憶部２６は、第１算出部２２が算出した最小コストを昇順にＨＤＤ１０４に記憶させ、探索を効率化させてもよい。
【００２４】
第３算出部２８は、コスト算出部２８０、比較部２８２、および決定部２８４を有する。コスト算出部２８０は、始点から終点までの各経路のコスト（例えば距離や移動時間など）を算出する機能を備える。比較部２８２は、コスト算出部２８０が算出したコストの値を比較する機能を備える。決定部２８４は、比較部２８２が比較した結果に応じて、算出対象経路の最小コストおよび最小コスト経路を決定する機能を備える。
【００２５】
そして、第３算出部２８は、ＨＤＤ１０４またはＲＡＭ１０７が記憶した最小コストおよび最小コスト経路それぞれを用いて、算出対象経路の最小コストおよび最小コスト経路を算出する。また、第３算出部２８は、始点および終点が共に経由点であり、かつ、近傍接続交差点等が一致する場合、近傍接続交差点等のいずれか一方から始点までの最小コストと終点までの最小コストとの差を算出対象経路のコストとする。
【００２６】
例えば、図３〜図７までに示した例に対し、第３算出部２８は、ＨＤＤ１０４またはＲＡＭ１０７が記憶した近傍接続テーブルを用いて、始点から終点までの次の４つの経路を算出する。
【００２７】
始点→ａ→ｃ→終点
始点→ａ→ｄ→終点
始点→ｂ→ｃ→終点
始点→ｂ→ｄ→終点
【００２８】
次に、第３算出部２８は、ＨＤＤ１０４またはＲＡＭ１０７が記憶した近傍接続テーブルおよび最小コストテーブルを用いて、次のように各区間のコストを算出する。
【００２９】
始点→ａ→ｃ→終点：１．５＋４＋０．６＝６．１
始点→ａ→ｄ→終点：１．５＋５＋０．４＝６．９
始点→ｂ→ｃ→終点：０．５＋２＋０．６＝３．１
始点→ｂ→ｄ→終点：０．５＋３＋０．４＝３．９
【００３０】
以上より、第３算出部２８は、始点→終点間の最小コスト値を３．１とする。そして、第３算出部２８は、最小コスト経路を（４，ｂ，ｃ，５，６）とする。
【００３１】
なお、始点および終点の近傍接続交差点等が一致する場合、始点および終点は、該近傍接続交差点等で挟まれた同一区間上にあると考えられる。よって、第３算出部２８は、該近傍接続交差点等の一方から始点および終点までの間のコスト差により、始点から終点までのコストを算出する。
【００３２】
次に、経路探索装置１０の動作についてフローチャートを用いて説明する。経路探索装置１０は、まず「前処理」を行い、次に「経路探索処理」を行うことにより、コスト最小経路探索を行う。
【００３３】
図８は、経路探索装置１０が行う前処理の動作を例示するフローチャートである。図８に例示するように、ステップ１００（Ｓ１００）において、作成部２０は、道路データから簡易道路データの作成を行う。そして、ステップ１０２（Ｓ１０２）において、第１算出部２２は、簡易道路データで最小コストテーブルの作成を行う。前処理において、最小コストテーブルは、ＨＤＤ１０４またはＲＡＭ１０７に記憶される。
【００３４】
図９は、経路探索装置１０が行う経路探索処理の動作を例示するフローチャートである。図９に示すように、ステップ２００（Ｓ２００）において、例えば、第２算出部２４は、キーボード１０１から入力される始点・終点に応じて、道路データにおける始点・終点を設定する。
【００３５】
ステップ２０２（Ｓ２０２）において、第２算出部２４は、始点が端点または交差点であるか否かを判定し、始点が端点または交差点である場合にはＳ２０４の処理に進み、その他の場合にはＳ２１４の処理に進む。
【００３６】
ステップ２０４（Ｓ２０４）において、第２算出部２４は、終点が端点または交差点であるか否かを判定し、終点が端点または交差点である場合にはＳ２０６の処理に進み、その他の場合にはＳ２０８の処理に進む。
【００３７】
ステップ２０６（Ｓ２０６）において、第３算出部２８は、ＨＤＤ１０４またはＲＡＭ１０７が記憶している最小コストテーブルによるコスト計算を行う。
【００３８】
ステップ２０８（Ｓ２０８）において、第２算出部２４は、終点近傍接続情報の作成を行う。
【００３９】
ステップ２１０（Ｓ２１０）において、コスト算出部２８０は、終点近傍接続情報および最小コストテーブルによるコスト計算（２通り）を行う。
【００４０】
ステップ２１２（Ｓ２１２）において、比較部２８２は、コスト算出部２８０が算出したコスト計算の結果を比較する。
【００４１】
ステップ２１４（Ｓ２１４）において、第２算出部２４は、始点近傍接続情報の作成を行う。
【００４２】
ステップ２１６（Ｓ２１６）において、第２算出部２４は、終点が端点または交差点であるか否かを判定し、終点が端点または交差点である場合にはＳ２１８の処理に進み、その他の場合にはＳ２２２の処理に進む。
【００４３】
ステップ２１８（Ｓ２１８）において、コスト算出部２８０は、始点近傍接続情報および最小コストテーブルによるコスト計算（２通り）を行う。
【００４４】
ステップ２２０（Ｓ２２０）において、比較部２８２は、コスト算出部２８０が算出したコスト計算の結果を比較する。
【００４５】
ステップ２２２（Ｓ２２２）において、第２算出部２４は、終点近傍接続情報の作成を行う。
【００４６】
ステップ２２４（Ｓ２２４）において、第２算出部２４は、始点および終点の近傍接続交差点等が一致するか否かを判定し、一致する場合にはＳ２２６の処理に進み、一致しない場合にはＳ２２８の処理に進む。
【００４７】
ステップ２２６（Ｓ２２６）において、第３算出部２８は、近傍接続交差点等と始点および終点のコスト差からコスト計算を行う。
【００４８】
ステップ２２８（Ｓ２２８）において、コスト算出部２８０は、始点近傍接続情報および終点近傍接続情報、並びに最小コストテーブルによるコスト計算（４通り）を行う。
【００４９】
ステップ２３０（Ｓ２３０）において、比較部２８２は、コスト算出部２８０が算出したコスト計算の結果を比較する。
【００５０】
ステップ２３２（Ｓ２３２）において、決定部２８４は、最小コスト値および最小コスト経路の決定を行う。
【００５１】
このように、実施形態にかかる経路探索装置１０は、簡易道路データの最小コストおよび最小コスト経路と、道路データの経由点である少なくとも始点または終点から、近傍接続交差点等までの最小コストおよび最小コスト経路とを用いることにより、必要な記憶容量を抑えつつ、全データ対の最小コスト演算を効率的に行うことができる。また、経路探索装置１０は、最小コスト経路を示す情報を用いることなく、最小コストの値に応じて、全データ対の最小コスト探索を行うように構成されてもよい。つまり、経路探索装置１０は、最小コストとなる経路がどの経路であるかに関わらず、全データ対の最小コストを探索するように最小コスト演算プログラムが構成されてもよい。
【００５２】
また、経路探索装置１０は、時間帯や季節ごとに異なる最小コストテーブルを使い分けることを可能にされると、例えばサービス提供先（警備先または訪問介護先、警備輸送先など）や道路の状態などに応じた最小コスト演算および最小コスト経路探索を行うことができる。
【００５３】
本実施形態の経路探索装置１０で実行される最小コスト演算プログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。
【００５４】
また、本実施形態の経路探索装置１０で実行される最小コスト演算プログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納され、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供されるように構成されてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１０  経路探索装置
１０１  キーボード
１０４  ＨＤＤ
１０５  ＣＰＵ
１０７  ＲＡＭ
２０  作成部
２２  第１算出部
２４  第２算出部
２６  記憶部
２８  第３算出部
２８０  コスト算出部
２８２  比較部
２８４  決定部
【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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