(57)【要約】【課題】地図データ、メッシュ標高データ、及び、あらかじめ把握することのできる道路設計基準データに基づいて、道路の勾（こう）配及び標高を推測することによって、高い精度で道路の勾配及び標高を得ることができるようにする。【解決手段】道路設計基準データを読み込む道路設計基準読込部１６と、地図データ、標高データ及び道路設計基準データに基づいて、道路の勾配及び標高を推測する道路情報推測部１３とを有する。【選択図】          図１
2004252152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）道路設計基準データを読み込む道路設計基準読込部と、
（ｂ）地図データ、標高データ及び道路設計基準データに基づいて、道路の勾配及び標高を推測する道路情報推測部とを有することを特徴とする道路情報推測装置。
【請求項２】
経路を分割して推測範囲を設定する推測範囲設定部を有し、前記道路情報推測部は、設定された各推測範囲における道路の勾配及び標高を推測し、各推測範囲における道路の勾配及び標高を接続して全経路における道路の勾配及び標高を推測する請求項１に記載の道路情報推測装置。
【請求項３】
前記道路情報推測部は、設定された各推測範囲における近似曲線を算出し、各推測範囲における道路の勾配及び標高を接続する請求項２に記載の道路情報推測装置。
【請求項４】
前記道路情報推測部は、隣接する推測範囲を接続する接続区間を設定し、該接続区間内における仮の特定点を通る接続曲線を算出して前記隣接する推測範囲における近似曲線を接続する請求項３に記載の道路情報推測装置。
【請求項５】
前記仮の特定点における道路の勾配及び標高は、前記隣接する推測範囲における近似曲線上の前記接続区間の中点に対応する点における道路の勾配及び標高の平均値である請求項４に記載の道路情報推測装置。
【請求項６】
前記道路情報推測部は、地図データ、標高データ、道路設計基準データ、及び、道路上の標高を明確に特定することができる特定点データに基づいて、道路の勾配及び標高を推測する請求項１〜５のいずれか１項に記載の道路情報推測装置。
【請求項７】
前記標高データは、メッシュ標高データである請求項１〜６のいずれか１項に記載の道路情報推測装置。
【請求項８】
（ａ）コンピュータを、
（ｂ）道路設計基準データを読み込む道路設計基準読込部、及び、
（ｃ）地図データ、標高データ及び道路設計基準データに基づいて、道路の勾配及び標高を推測する道路情報推測部として機能させるための道路情報推測プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路情報推測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車等の車両に搭載され、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれる位置測定装置や各種センサを使用して、前記車両の運転者等の使用者に対して、車両の現在位置を表示したり、目的地までの経路を探索して表示したりするナビゲーション装置が知られている。
【０００３】
また、該ナビゲーション装置が搭載された車両において、前記ナビゲーション装置が提供する道路状況データに対応させて駆動力制御を行うことができるようにした車両の駆動力制御装置も提供されている。この場合、例えば、車両がコーナ（カーブ）に差し掛かることが検出され、かつ、運転者の動作に基づく所定の条件が満たされると、駆動力制御としてシフトダウン等の車両を減速させるためのコーナ制御が行われる。そして、上限の変速段が決定され、該上限の変速段より上の変速段（高速側の変速段、変速比の小さい変速段等）が選択されないようになっている。
【０００４】
この場合、前記車両の駆動力制御装置は、前記ナビゲーション装置が提供する道路状況データ、車両の速度、アクセル開度等の種々のデータに基づいて演算を行い、制御用データを作成し、該制御用データに基づいて道路形状に合わせた制御を行うようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１２３２９２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のナビゲーション装置においては、地図データに道路の標高、勾（こう）配等の正確なデータが含まれていない。もっとも、国土地理院によって提供される地図に含まれる等高線を利用したナビゲーション装置も提供されているが、等高線のように道路の有無に関わらず設定された標高は、必ずしも実際の道路上の標高を正確に表していないので、そのまま利用することができない。すなわち、等高線は、特定の測定点における標高を測定したデータであるので、前記測定点が道路上に位置する場合には、道路上の標高を正確に把握することができるが、そうでない場合には、かなりの誤差が生じてしまう。例えば、道路が盛り土されて建設されていて前記測定点が周囲の平坦（たん）な箇所に位置する場合には、道路上の標高が等高線の示す標高よりも高くなり、道路が崖（がけ）を切り崩して建設されていて前記測定点が周囲の平坦な箇所に位置する場合には、道路上の標高が等高線の示す標高よりも低くなってしまう。また、道路の勾配を前記等高線をそのまま利用して求めることもできない。さらに、国土地理院によって公開されている５０〔ｍ〕メッシュのメッシュ標高データを利用して地図データを補正することが考えられる。しかしながら、前記メッシュ標高データも、道路の有無に関わらず設定されているので、必ずしも実際の道路上の標高を正確に表していない。
【０００７】
しかし、車両の駆動力やサスペンションをより勾配に合わせて適切に制御したり、ハイブリッド車においてエネルギーを効率的に制御したり、標高に即してエンジンを制御したりする場合、道路の標高、勾配等に関するデータが必要になる。すなわち、坂道に直面してから行っていた制御をあらかじめ行うことによって、効率が良い走行や滑らかな走行を行うことができる。
【０００８】
本発明は、前記従来の問題点を解決して、地図データ、メッシュ標高データ、及び、あらかじめ把握することのできる道路設計基準データに基づいて、道路の勾配及び標高を推測することによって、高い精度で道路の勾配及び標高を得ることができる道路情報推測装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の道路情報推測装置においては、道路設計基準データを読み込む道路設計基準読込部と、地図データ、標高データ及び道路設計基準データに基づいて、道路の勾配及び標高を推測する道路情報推測部とを有する。
【００１０】
本発明の他の道路情報推測装置においては、さらに、経路を分割して推測範囲を設定する推測範囲設定部を有し、前記道路情報推測部は、設定された各推測範囲における道路の勾配及び標高を推測し、各推測範囲における道路の勾配及び標高を接続して全経路における道路の勾配及び標高を推測する。
【００１１】
本発明の更に他の道路情報推測装置においては、さらに、前記道路情報推測部は、設定された各推測範囲における近似曲線を算出し、各推測範囲における道路の勾配及び標高を接続する。
【００１２】
本発明の更に他の道路情報推測装置においては、さらに、前記道路情報推測部は、隣接する推測範囲を接続する接続区間を設定し、該接続区間内における仮の特定点を通る接続曲線を算出して前記隣接する推測範囲における近似曲線を接続する。
【００１３】
本発明の更に他の道路情報推測装置においては、さらに、前記仮の特定点における道路の勾配及び標高は、前記隣接する推測範囲における近似曲線上の前記接続区間の中点に対応する点における道路の勾配及び標高の平均値である。
【００１４】
本発明の更に他の道路情報推測装置においては、さらに、前記道路情報推測部は、地図データ、標高データ、道路設計基準データ、及び、道路上の標高を明確に特定することができる特定点データに基づいて、道路の勾配及び標高を推測する。
【００１５】
本発明の更に他の道路情報推測装置においては、さらに、前記標高データは、メッシュ標高データである。
【００１６】
本発明の道路情報推測プログラムにおいては、コンピュータを、道路設計基準データを読み込む道路設計基準読込部、及び、地図データ、標高データ及び道路設計基準データに基づいて、道路の勾配及び標高を推測する道路情報推測部として機能させる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の第１の実施の形態における道路情報推測装置の構成を機能の観点から示すブロック図、図２は本発明の第１の実施の形態における道路情報推測装置の詳細な構成を示す図である。
【００１９】
図２において、２０は演算手段、記憶手段等を有する一種のコンピュータシステムとしての道路情報推測装置であり、道路を走行する乗用車、トラック、バス、オートバイ、作業車等の車両に配設されている。また、４１は地球の周囲の軌道上を周回してＧＰＳ情報を発信するＧＰＳ衛星である。ここで、該ＧＰＳ衛星は、実際には複数（例えば、６軌道上に２４個）であるが、図２においては、単一のＧＰＳ衛星４１がすべてのＧＰＳ衛星を代表するものとして示されている。
【００２０】
そして、前記道路情報推測装置２０において、２１は、地図の表示、車両の現在位置の認識、経路案内等のナビゲーション装置としての基本処理を実行するナビ制御装置である。また、２２は、道路の標高、勾配等の道路情報を推測するための処理を実行する道路情報推測制御装置であり、前記ナビ制御装置２１と各種情報の送受信を行うようになっている。そして、２３は、橋やトンネルのように道路に付随する構造物等であり実際の道路の標高、勾配等のデータが判明している箇所、すなわち、特定点データを格納する特定点データベースである。
【００２１】
また、２４は、前記ＧＰＳ衛星４１からのＧＰＳ情報を受信して、ナビ制御装置２１に送信するＧＰＳ受信装置であり、通常のナビゲーション装置において使用されるものと同様の構成を有する。そして、２５は、国土地理院によって公開されている等高線、５０〔ｍ〕メッシュのメッシュ標高データ、１０〔ｍ〕メッシュのメッシュ標高データ等の標高データを格納する標高データベースである。また、２６は、車両のエンジン制御装置、変速比を制御する駆動力制御装置等の車両の各部を制御する車両制御装置と通信するための車両制御装置インターフェイスである。さらに、２７は、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）ディスプレイ、ホログラフィ装置等を備え、前記道路情報推測制御装置２２の指令に応じて道路の標高、勾配等の道路情報等を表示する表示装置である。なお、該表示装置２７は、ナビ制御装置２１の出力する、地図、経路、検索された施設等の情報も表示する。
【００２２】
そして、２８は、車両の状態を示す各種車両状態情報を各種センサから受信して、前記道路情報推測制御装置２２に送信するセンサ情報受信装置である。なお、前記各種車両状態情報は、道路情報推測制御装置２２を経由して、ナビ制御装置２１にも送信される。この場合、前記各種センサには、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、運転者が操作するブレーキペダルの動きを検出するブレーキスイッチ、運転者が操作するステアリングの舵（だ）角を検出するステアリングセンサ、運転者が操作するウィンカースイッチの動きを検出するウィンカーセンサ、運転者が操作する変速機のシフトレバーの動きを検出するシフトレバーセンサ、車両の走行速度、すなわち、車速を検出する車速センサ、車両の加速度を検出する加速度センサ、車両の向いている方位の変化を示すヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ等が含まれる。なお、前記各種車両状態情報は、アクセル開度、運転者が操作するブレーキペダルの動き、運転者が操作するステアリングの舵角、運転者が操作するウィンカースイッチの動き、運転者が操作する変速機のシフトレバーの動き、車両の走行速度、すなわち、車速、車両の加速度、車両の向いている方位の変化を示すヨーレイト等を含んでいる。
【００２３】
また、２９は、道路を設計する場合の基準である道路設計基準に含まれる各種データ、すなわち、道路設計基準データを格納する道路設計基準データベースである。国内において、高速道路や国道などの主要道路をはじめとする道路は、道路設計基準に基づいて建設されている。ここで、該道路設計基準は、登坂路から降坂路に変化する道路区間や降坂路から登坂路に変化する道路区間において車両が滑らかに走行することができるようにするための設計基準を含んでいる。この場合、登坂路と降坂路とを結ぶ区間を所定の距離や曲率半径を有する形状の道路としたり、車両の運転者が所定の視界を確保したりすることが規定されている。これにより、車両が安全に走行することができ、車両の運転者が精神的な圧迫や負担を感じることのない道路を建設することができる。
【００２４】
そして、前記各種データには、例えば、道路の縦断曲線に関するデータとしての縦断曲線データ、道路の縦断勾配に関するデータとしての縦断勾配データ等が含まれる。通常、道路設計基準データは、道路種別（国道、県道、主要地方道、一般道、高速道路等）、道路の等級、設計速度等に応じて数値が定められている。前記縦断曲線データの場合、縦断曲線の半径や長さの数値が、道路種別、道路の等級、設計速度、縦断曲線の曲線形（凸形曲線、凹形曲線等の区別）等に応じて定められている。また、前記縦断勾配データの場合、縦断勾配の数値は、道路種別、道路の等級、設計速度等に応じて定められている。
【００２５】
ここで、前記ナビ制御装置２１は、図示されないＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算手段、半導体メモリ、磁気ディスク等の記憶手段、通信インターフェイス等を備える。そして、前記記憶手段には、地図データベース２１ａが格納されている。該地図データベース２１ａは、各種の地図データから成るデータベースであり、例えば、交差点データファイル、ノードデータファイル、道路データファイル、及び、各地域のホテル、ガソリンスタンド等の施設の情報が記録された施設情報データファイルを含むものである。そして、前記記憶手段には、経路を探索するためのデータの他、前記表示装置２７の画面に、探索された経路に沿って案内図を表示したり、次の交差点までの距離、次の交差点における進行方向等を表示したり、他の案内情報を表示したりするための各種データが記録される。なお、前記記憶手段には、所定の情報を音声出力するための各種データも記録される。また、前記記憶手段は、磁気テープ、磁気ディスク、磁気ドラム、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、光ディスク、ＭＯ、ＩＣカード、光カード、メモリカード等、あらゆる形態の記憶媒体を含むものであり、取り外し可能な外部記憶媒体を使用することもできる。
【００２６】
そして、前記地図データベース２１ａにおける交差点データファイルには交差点データが、ノードデータファイルにはノードデータが、道路データファイルには道路データが、それぞれ、記録され、前記交差点データ、ノードデータ及び道路データによって道路状況が前記表示装置２７の画面に表示される。なお、前記交差点データには、交差点の種類、すなわち、交通信号灯器の設置されている交差点であるか又は交通信号灯器の設置されていない交差点であるかが含まれる。また、前記ノードデータは、前記地図データベース２１ａに記録された地図データにおける少なくとも道路の位置及び形状を構成するものであり、実際の道路の分岐点（交差点、Ｔ字路等を含む）、ノード点、及び、各ノード点間を連結するリンクを示すデータから成る。さらに、前記ノード点は、少なくとも道路の屈曲点の位置を示す。
【００２７】
また、前記道路データには、道路自体について、幅員、カント、バンク、道路の車線数、該車線数の減少する地点、幅員の狭くなる地点等のデータが含まれる。なお、高速道路や幹線道路の場合、対向方向の車線のそれぞれが別個の道路データとして格納され、二条化道路として処理される。例えば、片側二車線以上の幹線道路の場合、二条化道路として処理され、上り方向の車線と下り方向の車線は、それぞれ、独立した道路として道路データに格納される。また、コーナについては、曲率半径、交差点、Ｔ字路、コーナの入口等のデータが含まれる。さらに、道路属性については、踏切、高速道路出入口ランプウェイ、高速道路の料金所、道路種別等のデータが含まれる。
【００２８】
さらに、前記ナビ制御装置２１の通信インターフェイスは、道路情報推測制御装置２２との間で通信を行うとともに、ＦＭ送信装置、電話回線網、インターネット、携帯電話網等との間で各種データの送受信を行うことができるものであることが望ましい。例えば、図示されない情報センサ等によって受信した渋滞等の道路情報、交通事故情報、ＧＰＳセンサの検出誤差を検出するＤ−ＧＰＳ情報等の各種データを受信するようになっていることが望ましい。
【００２９】
そして、前記ナビ制御装置２１は、ＧＰＳ受信装置２４及びセンサ情報受信装置２８から受信した情報に基づいて、目的地までの経路の探索、経路中の走行案内、地点、施設等の検索等の各種処理を実行し、地図を表示装置２７の画面に表示し、前記地図上に車両の現在位置、該現在位置から目的地までの経路、該経路に沿った案内情報等を表示する。なお、該案内情報は、発音手段によって音声出力されるようにしてもよい。
【００３０】
また、前記道路情報推測制御装置２２は、図示されないＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算手段、半導体メモリ、磁気ディスク等の記憶手段、通信インターフェイス等を備える。ここで、前記記憶手段は、磁気テープ、磁気ディスク、磁気ドラム、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、光ディスク、ＭＯ、ＩＣカード、光カード、メモリカード等、あらゆる形態の記憶媒体を含むものであり、取り外し可能な外部記憶媒体を使用することもできる。
【００３１】
そして、前記道路情報推測制御装置２２は、前記記憶手段に格納された制御プログラムに従って、前記ナビ制御装置２１の地図データベース２１ａから取得した地図データ、特定点データベース２３から取得した特定点データ、及び、標高データベース２５から取得したメッシュ標高データに基づいて、特定点間の道路の標高を推測する処理を行う。さらに、本実施の形態においては、前記特定点間の道路の勾配を推測する処理も行うようになっている。
【００３２】
この場合、メッシュ標高データとしては、主として、国土地理院から公開されている５０〔ｍ〕メッシュ標高データを使用し、地図データとしてはナビ制御装置２１の地図データベース２１ａに格納されているデータを使用するが、等高線や１０〔ｍ〕メッシュ標高データを使用することもできる。なお、本実施の形態においては、前記５０〔ｍ〕メッシュ標高データと地図データとから道路の標高、勾配を推測する場合について説明する。
【００３３】
また、本実施の形態において、特定点は標高を明確に特定することができる道路上の点であり、特定点データは道路上の前記特定点の実際の標高である。具体的には、前記特定点は標高を明確に特定することができる道路上の構造物の少なくとも一部である。該構造物は、例えば、トンネルや橋などの構造物であり、標高に関する設計データ、実測データ等が入手可能なもの、すなわち、標高を明確に特定することができるものである。なお、前記構造物の長さ方向に亘（わた）るすべての箇所において、標高を特定することができる場合には、前記構造物の全体を特定点の集合として取り扱う。また、前記構造物の一部の箇所、例えば、トンネルの両端の出入口、橋の両端部等だけにおいて標高を特定することができる場合には、標高を特定することができる箇所だけを特定点として取り扱う。なお、前記特定点データは、勾配を含む場合もある。前記構造物の標高だけでなく、形状を特定することができる場合には、実際の勾配を正確に算出することができるので、勾配を前記特定点データに含ませることができる。そして、前記特定点の標高、及び、勾配が特定点データに含まれる場合には、勾配を道路の標高及び勾配を推測する上での固定値、すなわち、特定点データとして使用する。このように、固定値である特定点データを使用することによって、特定点データに合わせるように道路の他の箇所の標高及び勾配を補正すればよいので、精度が高い標高推測及び勾配推測を行うことができる。
【００３４】
本実施の形態において、道路情報推測装置２０は、図１に示されるように、機能の観点から、道路の標高を明確に特定することができる特定点を設定する特定点設定部１２、地図データ、標高データ、道路設計基準データ等のデータに基づいて道路の勾配及び標高を推測する道路情報推測部１３、推測範囲を設定する推測範囲設定部１４、各ノード点の標高データをメッシュ標高データに基づいて算出するノード点標高算出処理部１５、及び、道路設計基準データを読み込む道路設計基準読込部１６を有するものである。
【００３５】
そして、道路情報推測装置２０の機能を具体的に説明すると、前記特定点設定部１２は道路上の特定点を設定する。また、前記道路情報推測部１３は、地図データ、標高データ、道路設計基準データ等に基づいて、道路の勾配及び標高を推測する。なお、前記推測範囲設定部１４が全経路を分割して推測範囲を設定した場合、前記道路情報推測部１３は、設定された各推測範囲における道路の勾配及び標高を推測し、各推測範囲における道路の勾配及び標高を接続して全経路における道路の勾配及び標高を推測する。そして、前記ノード点標高算出処理部１５は、地図データに含まれる道路上のノード点に関する情報を取得し、各ノード点の標高データをメッシュ標高データに基づいて算出する。また、前記道路設計基準読込部１６は道路設計基準データを読み込む。
【００３６】
なお、本実施の形態における道路情報推測装置２０は、随時、道路勾配推測データ及び道路標高推測データを作成して、記憶手段に格納するようになっている。例えば、車両の運転者等の操作者が、図示されない入力装置を操作してナビ制御装置２１を作動させ、目的地を設定し、該目的地までの経路を探索させた場合、探索された経路に対応する道路について、道路勾配推測データ及び道路標高推測データを作成するようにしてもよい。また、車両の走行中に、車両の前方の所定距離範囲内の経路に対応する道路について、道路勾配推測データ及び道路標高推測データを作成するようにしてもよい。
【００３７】
さらに、各ノード点における前記道路勾配推測データ及び道路標高推測データをナビ制御装置２１の地図データベース２１ａに記録することもできる。この場合、道路情報推測装置２０が道路勾配・標高推測処理を実行した経路に関しては、前記道路勾配推測データ及び道路標高推測データが記録され蓄積されていくので、道路勾配・標高推測処理を繰り返し実行する必要がない。
【００３８】
次に、前記構成の道路情報推測装置２０の動作について説明する。まず、特定点設定部１２が隣り合う二つの特定点を設定し、道路情報推測部１３が、前記二つの特定点間の道路上の各ノード点の標高データを取得し、該標高データを、前記二つの特定点の特定点データによって補正して、道路標高推測データを作成する場合の動作について説明する。
【００３９】
図３は本発明の第１の実施の形態における道路情報推測装置の動作を示すフローチャートである。
【００４０】
ここでは、道路情報推測装置２０の動作の全体的な流れについて説明する。まず、道路情報推測装置２０はナビゲーション基本処理を実行する。この場合、車両の現在位置の検出、目的地までの経路の探索、経路中の走行案内、特定区間の決定、地点、施設等の検索等を行い、地図を表示装置２７の画面に表示し、前記地図上に車両の現在位置、該現在位置から目的地までの経路、該経路に沿った案内情報等を表示する。
【００４１】
次に、前記道路情報推測装置２０は道路勾配・標高推測処理を実行する。この場合、ナビゲーション基本処理において算出された車両の現在位置、又は、出発地から目的地までの経路に対応する道路上の各ノード点の標高を、標高データベース２５から取得した５０〔ｍ〕メッシュ標高データに基づいて算出する。そして、算出された各ノード点の標高データに基づき、特定点データ及び道路設計基準データを使用して、各ノード点における道路の勾配を推測する。また、推定された道路の勾配に基づいて、各ノード点における道路の標高を推測する。この場合も、特定点の標高を特定点データとして使用する。
【００４２】
最後に、前記道路情報推測装置２０は表示処理及び車両制御処理を実行する。ここで、表示処理においては、推測された道路の標高や勾配を表示装置２７の画面に表示させるための処理を行う。例えば、道路の標高の変化を表す線を表示装置２７の画面に表示したり、経路を鳥瞰（かん）図（バードビュー）的に表示装置２７の画面に表示する場合に、道路に起伏を付けて表示したりすることができる。
【００４３】
また、車両制御処理においては、推測された道路の標高や勾配に適するエンジン出力としたり、変速比としたりするように、エンジン制御装置、駆動力制御装置等の車両制御装置を動作させるための制御信号を車両制御装置インターフェイス２６から出力させる。さらに、道路の標高や勾配の変化を予測した制御動作を行わせることもできる。また、車両がＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）やＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）である場合には、バッテリエネルギーを効率的に使用するように、車両制御装置を動作させるための制御信号を車両制御装置インターフェイス２６から出力させることもできる。
【００４４】
なお、前記ナビゲーション基本処理、道路勾配・標高推測処理、並びに、表示処理及び車両制御処理は、所定の周期（例えば、１６〔ｍｓｅｃ〕）で繰り返し実行される。
【００４５】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１  ナビゲーション基本処理を実行する。
ステップＳ２  道路勾配・標高推測処理を実行する。
ステップＳ３  表示処理及び車両制御処理を実行し、処理を終了する。
【００４６】
次に、道路勾配・標高推測処理について詳細に説明する。
【００４７】
図４は本発明の第１の実施の形態における道路勾配・標高推測処理の動作を示すフローチャートである。
【００４８】
まず、道路情報推測装置２０は、ナビゲーション基本処理によって探索された経路の経路情報を読み込む。この場合、前記経路は、車両の現在位置から目的地までの経路であってもよいし、出発地から目的地までの経路であってもよいし、通過地点までの経路であってもよいし、また、走行中の車両の前方の所定距離範囲（例えば、車両の前方１０〔ｋｍ〕までの範囲）内の経路であってもよい。そして、前記経路情報には前記経路に該当する道路上の各ノード点に関する情報としてのノードデータが含まれる。なお、該ノードデータは、ナビ制御装置２１の地図データベース２１ａに地図データとして格納されている。
【００４９】
ここで、前記経路が長い場合、一度にすべての経路の経路情報を読み込むと膨大なデータ量となり、メモリ資源が不足するので、前記経路を所定の距離、例えば、約５〔ｋｍ〕毎に分割して、分割された経路に対応する経路情報を順次読み込むようにすることもできる。
【００５０】
続いて、経路に対応する道路上の各ノード点の標高としての標高データを、標高データベース２５から取得した５０〔ｍ〕メッシュ標高データに基づいて算出するノード点標高算出処理を実行する。この場合、メッシュ標高データは、メッシュの節点における標高を測定したデータであるが、前記道路上の各ノード点は、必ずしもメッシュの節点に対応する位置に存在しないので、５０〔ｍ〕メッシュ標高データをそのまま使用することはできない。そこで、前記道路上の各ノード点における標高データを５０〔ｍ〕メッシュ標高データに基づいて算出する必要がある。すなわち、地図データに含まれる道路上のノード点における地図上の位置情報と、各ノード点の地図上の位置における標高データをメッシュ標高データとする。
【００５１】
続いて、各ノード点における標高データを、特定点の特定点データによって補正し、近似曲線によって算出し、道路設計基準データに基づいて、勾配を推測して道路勾配推測データを作成するとともに、該道路勾配推測データから道路標高推測データを作成する勾配・標高推測処理を実行する。
【００５２】
ここで、前記ノード点標高算出処理によって算出された各ノード点の標高データには、かなりの誤差が含まれる可能性がある。例えば、道路が盛り土されて建設されていて前記メッシュの節点が周囲の平坦な箇所に位置する場合には、道路上の標高が前記メッシュの節点の標高よりも高くなり、道路が崖を切り崩して建設されていて前記メッシュの節点が周囲の平坦な箇所に位置する場合には、道路上の標高が前記メッシュの節点の標高よりも低くなってしまう。このように、道路上の各ノード点と周囲に存在するメッシュの節点との標高に大きな差がある場合、前記ノード点標高算出処理によって算出された各ノード点の標高データには、かなりの誤差が含まれる。
【００５３】
ところで、実際の道路は、通常、道路設計基準に従って設計され、建設されている。そのため、道路の勾配を表す縦断勾配の数値や、道路の山と谷における道路形状を表す縦断曲線の半径や長さの数値を、道路設計基準データに含まれる縦断曲線データや縦断勾配データから定めることができる。この場合、特定点の標高や勾配は明確な値なので、前記ノード点標高算出処理によって算出された各ノード点の標高を結ぶ曲線を、前記特定点の特定点データ、道路の山と谷の位置、並びに、縦断曲線データ及び縦断勾配データによって置き換えて補正することによって、高い精度で道路の勾配を示す曲線を得ることができる。これにより、各ノード点における勾配を推測することができる。
【００５４】
そして、前記推定された勾配に基づいて各ノード点の標高を算出することができる。この場合、あるノード点の標高が与えられると、隣接するノード点との水平方向の距離と勾配に基づいて、隣接するノード点の標高を算出することができる。
【００５５】
最後に、推測された道路の勾配及び標高が所定の基準を満たしているか否かを確認し、満たしていない場合には修正を加えて、処理を終了する。
【００５６】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ２−１  経路情報を読み込む。
ステップＳ２−２  ノード点標高算出処理を実行する。
ステップＳ２−３  勾配・標高推測処理を実行し、処理を終了する。
【００５７】
次に、ノード点標高算出処理について説明する。
【００５８】
図５は本発明の第１の実施の形態におけるメッシュの節点とノード点との位置関係をを示す図、図６は本発明の第１の実施の形態における二つの節点からノード点の標高を求める方法を示す図、図７は本発明の第１の実施の形態における四つの節点からノード点の標高を求める方法を示す図、図８は本発明の第１の実施の形態におけるノード点標高算出処理の動作を示すフローチャートである。
【００５９】
まず、道路情報推測装置２０は、読み込んだ経路情報に含まれる経路に対応する道路上の各ノード点と、標高データベース２５から取得した５０〔ｍ〕メッシュ標高データにおけるメッシュの節点との地図上の位置関係を判断する。この場合、図５に示されるように、水平面としてのｘ−ｙ平面上におけるそれぞれのノード点（図５に示される例におけるノード点１〜５）とメッシュの節点との地図上の位置関係を判断する。そして、ノード点の座標が、メッシュの節点の座標上にあるか否かを判断する。すなわち、それぞれのノード点について、そのｘ座標及びｙ座標がメッシュの節点のｘ座標及びｙ座標と一致するか否かを判断する。
【００６０】
そして、一致する場合、道路情報推測装置２０は第１標高算出処理を実行する。この場合、メッシュの節点の標高（ｚ座標）がそのまま該当するノード点の標高を表していると言えるので、道路情報推測装置２０は、メッシュの節点の標高を前記ノード点の標高として採用する。例えば、図５に示される例においては、ノード点２がメッシュの節点である点Ａと一致しているので、該点Ａの標高をノード点２の標高とする。そして、道路情報推測装置２０は、前記ノード点（図５に示される例におけるノード点２）に関する第１標高算出処理を終了し、次のノード点（図５に示される例におけるノード点３）について、ノード点標高算出処理を開始する。
【００６１】
一方、ノード点のｘ座標及びｙ座標がメッシュの節点のｘ座標及びｙ座標と一致しない場合、道路情報推測装置２０は、前記ノード点をｘ−ｙ平面に投影した点が、互いに隣り合う節点を結ぶ線分をｘ−ｙ平面に投影した線分上にあるか否かを判断する。例えば、図５に示される例においては、ノード点３はメッシュの節点を結ぶ線分上にないが、ノード点４がメッシュの節点である点Ｂと点Ｃとを結ぶ線分上にある。
【００６２】
そして、ノード点をｘ−ｙ平面に投影した点が、互いに隣り合う節点を結ぶ線分をｘ−ｙ平面に投影した線分上にあると判断した場合、道路情報推測装置２０は第２標高算出処理を実行する。該第２標高算出処理においては、互いに隣り合う節点の間では、標高がリニア（直線的）に変化するものであるとの仮定に基づいて、前記ノード点の標高を算出する。すなわち、三次元空間において、互いに隣り合う節点を結ぶ線分上に前記ノード点を投影した点のｚ座標、すなわち、標高を算出する。この場合、前記線分の両端のｘ座標、ｙ座標及びｚ座標から前記線分を表す式を決定することができるので、前記線分上におけるノード点の位置を示すｘ座標及びｙ座標の数値を前記式に代入することによって、ノード点の標高を算出する。
【００６３】
例えば、図５に示される例におけるノード点４は、三次元空間において、図６に示されるように、メッシュの節点である点Ｂと点Ｃとを結ぶ線分ＢＣ上にある。そして、点Ｂ及び点Ｃのｘ座標、ｙ座標及びｚ座標から、線分ＢＣの両端（点Ｂ及び点Ｃ）の標高と線分ＢＣの傾斜とを算出することができ、また、ノード点４のｘ座標及びｙ座標から線分ＢＣ上におけるノード点４の位置も算出することができる。したがって、ノード点４のｚ座標、すなわち、標高も算出することができる。
【００６４】
また、ノード点をｘ−ｙ平面に投影した点が、互いに隣り合う節点を結ぶ線分をｘ−ｙ平面に投影した線分上にないと判断した場合、道路情報推測装置２０は第３標高算出処理を実行する。該第３標高算出処理においては、前記ノード点の周囲に存在する四つの節点を使用する。まず、三次元空間において、前記四つの節点の中から三つの節点を頂点とする三角形状の平面を二つ設定する。この場合、各頂点のｘ座標、ｙ座標及びｚ座標から前記平面を表す式を決定することができる。続いて、前記ノード点を前記二つの平面に投影した点の位置を示すｘ座標及びｙ座標の数値を前記式に代入することによって、前記二つの平面に投影した点のｚ座標、すなわち、標高を、それぞれ、算出する。最後に、前記二つの平面に投影した点の標高の平均値を算出して、前記ノード点の標高とする。
【００６５】
例えば、図５に示される例におけるノード点３の周囲に存在する四つの節点である点Ａ、点Ｂ、点Ｃ及び点Ｄを使用する。この場合、ノード点３と点Ａ、点Ｂ、点Ｃ及び点Ｄとの位置関係は、三次元空間において、図７に示されるようになる。そして、点Ａ、点Ｂ及び点Ｃを頂点とする三角形状の平面△ＡＢＣ、並びに、点Ａ、点Ｂ及び点Ｄを頂点とする三角形状の平面△ＡＢＤを設定する。なお、三角形状の平面を設定する場合、二つの節点を結ぶ線分の中で、ノード点に最も近接する線分を辺に含むようにすることが望ましい。そのため、図７に示される例においては、ノード点３に最も近接する線分ＡＢを辺に含む平面△ＡＢＣ及び平面△ＡＢＤが設定されている。
【００６６】
この場合、点Ａ、点Ｂ、点Ｃ及び点Ｄのｘ座標、ｙ座標及びｚ座標から、平面△ＡＢＣ及び平面△ＡＢＤにおけるすべての点のｚ座標、すなわち、標高を算出することができる。そのため、ノード点３を平面△ＡＢＣに投影した点の標高、及び、ノード点３を平面△ＡＢＤに投影した点の標高を算出し、二つの点の標高の平均値をノード点３の標高とすることができる。
【００６７】
このようにして、道路情報推測装置２０は、前記ノード点（図５に示される例におけるノード点３及びノード点４）に関する第２標高算出処理及び第３標高算出処理を終了し、次のノード点（図５に示される例におけるノード点５）について、ノード点標高算出処理を開始する。
【００６８】
なお、道路情報推測装置２０は、算出された各ノード点の標高を記憶手段に一時的に格納することができる。この場合、読み込んだ経路情報に対応付けて格納することもできる。
【００６９】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ２−２−１  ノード点の座標が５０〔ｍ〕メッシュ標高データのメッシュを構成する節点上に存在するか否かを判断する。存在する場合はステップＳ２−２−２に進み、存在しない場合はステップＳ２−２−３に進む。
ステップＳ２−２−２  第１標高算出処理を実行してノード点の地図上の位置である座標を算出し、処理を終了する。
ステップＳ２−２−３  ノード点をｘ−ｙ平面に投影した点が互いに隣り合う節点を結ぶ線分をｘ−ｙ平面に投影した線分上にあるか否かを判断する。線分上にある場合はステップＳ２−２−４に進み、線分上にない場合はステップＳ２−２−５に進む。
ステップＳ２−２−４  第２標高算出処理を実行してノード点の地図上の位置である座標を算出し、処理を終了する。
ステップＳ２−２−５  第３標高算出処理を実行してノード点の地図上の位置である座標を算出し、処理を終了する。
【００７０】
次に、勾配・標高推測処理について説明する。
【００７１】
図９は本発明の第１の実施の形態におけるノード点の標高を結ぶ曲線を示す図、図１０は本発明の第１の実施の形態における疑似標高データの曲線を示す図、図１１は本発明の第１の実施の形態における勾配・標高推測処理の動作を示すフローチャートである。なお、図９及び１０においては、横軸に距離を、縦軸に標高を採っている。
【００７２】
ここでは、勾配を推測して道路勾配推測データを作成するとともに、該道路勾配推測データから道路標高推測データを作成する勾配・標高推測処理について説明する。
【００７３】
まず、道路情報推測装置２０は、ノード点標高算出処理によって算出された各ノード点の標高を読み込む。なお、一度にすべての経路のノード点の標高を読み込むと膨大なデータ量となり、メモリ資源が不足する場合には、経路を所定の距離、例えば、約５〔ｋｍ〕毎に分割して、分割された経路に対応するノード点の標高を順次読み込むようにすることもできる。
【００７４】
そして、道路情報推測装置２０は、読み込んだ各ノード点の標高に基づいて、各ノード点を結ぶ曲線を作成すると、図９に示されるようになる。なお、図９に示される例において、前記曲線を作成する範囲は、約５〔ｋｍ〕の範囲である。そして、図９において、曲線（ａ）は実際の道路の標高を示す曲線であり、曲線（ｂ）はノード点標高算出処理によって算出された各ノード点の標高を結ぶ曲線（●は各ノード点の標高を示している。）である。なお、■は道路上の標高を特定することができる特定点としての橋、及び、トンネルにおけるノード点の標高を示している。
【００７５】
図９に示されるように、橋の上やトンネル内のように道路上における各ノード点と周囲に存在するメッシュの節点との標高に大きな差がある場合（通常、橋は谷や川の上に架けられているので、周囲に存在するメッシュの節点は、橋の上の道路上におけるノード点よりもかなり低い位置にある。また、トンネルの周囲は丘や山なので、周囲に存在するメッシュの節点は、トンネル内の道路上におけるノード点よりもかなり高い位置にある。）、前記ノード点標高算出処理によって算出された各ノード点の標高には、かなりの誤差が含まれることが分かる。
【００７６】
そこで、道路情報推測装置２０は、特定点データベース２３から、特定点データとして特定点の標高を読み込んで、曲線（ｂ）に組み込む。すなわち、曲線の地図上の位置に対応する特定点データに置き換える。ここでは、特定点としての橋及びトンネルについて、長さ方向に亘るすべての箇所において標高を特定することができる場合について説明する。そして、特定点データに合致するように、前記曲線（ｂ）を修正する。この場合、固定値である特定点データを挿入することによって、特定点データに合わせるように道路の他の箇所の標高が補正される。
【００７７】
これにより、図１０における曲線（ｂ）で示されるような修正された標高データとしての第１の補正標高データである疑似標高データ（●は各ノード点の標高を示し、■は特定点としての橋及びトンネルにおけるノード点の標高を示している。）を得ることができる。そして、該疑似標高データは、記憶手段に一時的に格納される。なお、曲線（ａ）は実際の道路の標高を示す曲線である。
【００７８】
続いて、道路情報推測装置２０は、道路情報推測処理を実行して、道路の勾配及び標高を推測する。さらに、道路情報推測装置２０は、道路設計基準データベース２９から取得した道路設計基準データに含まれる縦断曲線データ、縦断勾配データ及び特定点データに基づいて、道路の勾配及び標高を推測する道路設計適応処理を実行する。これにより、勾配データである道路勾配推測データ及び第２の補正標高データである道路標高推測データを得ることができる。
【００７９】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ２−３−１  ノード点の標高を読み込む。
ステップＳ２−３−２  特定点データを組み込む。
ステップＳ２−３−３  道路情報推測処理を実行する。
ステップＳ２−３−４  道路設計適応処理を実行し、処理を終了する。
【００８０】
次に、道路情報推測処理について説明する。
【００８１】
図１２は本発明の第１の実施の形態における近似曲線を示す図、図１３は本発明の第１の実施の形態における道路情報推測処理の動作を示すフローチャートである。なお、図１２においては、横軸に距離を、縦軸に標高を採っている。
【００８２】
ここでは、道路情報推測処理の全体的な流れについて説明する。まず、道路情報推測装置２０は推測範囲設定処理を実行する。出発地又は現在位置から目的地までの経路が長い場合、全経路上の標高及び勾配を推測すると道路情報推測装置２０の処理負担が大きくなってしまう。そこで、推測範囲設定処理を実行することによって、経路を複数の処理区間に分割し、各処理区間を推測範囲として設定するようになっている。近似曲線による標高推測処理を実行する場合、処理区間としての推測範囲をある程度の長さの範囲に分割したほうが、処理負担が低下するだけでなく、処理精度が高くなる。なお、他の方法、例えば、フィルタ処理法、移動平均法、補完技術であるＣＩＰ法（Ｃｕｂｉｃ  Ｉｎｔｅｒｐｏｒａｔｅｄ  Ｐｓｅｕｄｏｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｍｅｔｈｏｄ）等を使用した標高推測処理の場合には、必ずしも複数の処理区間に分割する必要はない。
【００８３】
続いて、前記道路情報推測装置２０は、近似曲線による推測処理を実行して各推測範囲における近似曲線を取得する。該近似曲線は、道路上の標高及び勾配を近似的に表わす曲線である。この場合、道路情報推測装置２０は、前記推測範囲における第１の補正標高データである前記疑似標高データを読み込む。ここでは、前記推測範囲が、図１２に示されるように、前記特定点設定部１２において設定された隣り合う二つの特定点間の範囲であるとする。この場合、推測範囲の両端における標高が特定されるので、精度の高い近似曲線を得ることができる。なお、図１２に示される例において、前記二つの特定点間は、約２〔ｋｍ〕の距離である。
【００８４】
ここで、前記疑似標高データは、道路の標高を正確に示してはいないが、実際の道路と同様の傾向で登ったり下ったりしている。そのため、擬似標高データに基づいて、実際の道路における山と谷の位置を特定することができる。
【００８５】
そして、道路情報推測装置２０は、図１２に示されるように、前記疑似標高データを距離−標高平面上に展開し、最小二乗法によって近似する近似処理を実行する。ここで、近似に使用する関数としては、例えば、５次の多項式を使用するが、多項式の次数はいくらであってもよいが、前記近似範囲が広くなるほど次数を増加させてもよいし、前記メッシュ標高データ等に基づいて地形の特性を判定することによって次数を増減させてもよい。
【００８６】
ここで、５次の多項式を使用して近似曲線を求める方法について説明する。
【００８７】
まず、求める近似曲線を表す式（１）を次のように設定する。
【００８８】
【数１】
2004252152.tif 000003
【００８９】
ただし、ｘは距離−標高平面における距離、ｆ（ｘ）で表されるｙは距離−標高平面における標高である。
【００９０】
そして、各ノード点の疑似標高データを示す点■の座標を（ｘｉ  、ｙｉ  ）とすると、前記点■と近似曲線との標高に関する差ｄｉ  は次の式（２）のように表される。
【００９１】
【数２】
2004252152.tif 000004
【００９２】
なお、差ｄｉ  の値は正になる場合と負になる場合とがあるので、前記差ｄｉ  の絶対値に対応する値を得るために、前記差ｄｉ  を二乗する。そして、前記近似範囲におけるすべての点■に関する差ｄｉ  を二乗した数値の合計をＳｅとすると、Ｓｅは次の式（３）のように表される。
【００９３】
【数３】
2004252152.tif 000005
【００９４】
次に、前記Ｓｅが最小となるような係数ａ０  〜ａ５  の数値を求めるために連立方程式をたてる。この場合、まず、式（３）を係数ａ０  〜ａ５  でそれぞれ偏微分して、次の式（４）〜（９）を得る。
【００９５】
【数４】
2004252152.tif 000006
【００９６】
【数５】
2004252152.tif 000007
【００９７】
【数６】
2004252152.tif 000008
【００９８】
【数７】
2004252152.tif 000009
【００９９】
【数８】
2004252152.tif 000010
【０１００】
【数９】
2004252152.tif 000011
【０１０１】
続いて、前記式（４）〜（９）を０とおくと、係数ａ０  〜ａ５  を未知数とする６元の連立方程式となるので、該連立方程式を解いて、係数ａ０  〜ａ５  を求める。そして、求められた係数ａ０  〜ａ５  の値を代入した前記式（１）が近似曲線を表す式となる。
【０１０２】
これにより、図１２における曲線（ｄ）で示されるような近似曲線を得ることができる。なお、図１２において、曲線（ａ）は実際の道路の勾配及び標高を示す曲線であり、曲線（ｂ）は疑似標高データを結ぶ曲線（■は各ノード点の疑似標高データを示している。）であり、（ｃ）は特定点としての橋の存在する区間を示している。
【０１０３】
続いて、前記道路情報推測装置２０は、前述されたようにして取得された近似曲線と隣接する推測範囲における近似曲線との接続処理が必要か否かを判断し、必要な場合には、接続処理を実行する。そして、前記道路情報推測装置２０は、目的地までの全経路における近似曲線による推測処理が終了したか否かを判断し、終了した場合には、道路情報推測処理を終了し、終了していない場合には、繰り返し実行する。
【０１０４】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ２−３−３−１  推測範囲設定処理を実行する。
ステップＳ２−３−３−２  近似曲線による推測処理を実行する。
ステップＳ２−３−３−３  近似曲線の接続処理が必要か否かを判断する。必要な場合はステップＳ２−３−３−４に進み、必要でない場合はステップＳ２−３−３−５に進む。
ステップＳ２−３−３−４  近似曲線の接続処理を実行する。
ステップＳ２−３−３−５  目的地までの全経路における近似曲線による推測処理が終了したか否かを判断する。終了した場合は道路情報推測処理を終了し、終了していない場合は繰り返し実行を行う。
【０１０５】
次に、推測範囲設定処理について説明する。
【０１０６】
図１４は本発明の第１の実施の形態における推測範囲の第１の設定方法を示す図、図１５は本発明の第１の実施の形態における推測範囲の設定基準の例を示す表、図１６は本発明の第１の実施の形態における推測範囲の第２の設定方法を示す図、図１７は本発明の第１の実施の形態における推測範囲設定処理の動作を示すフローチャートである。
【０１０７】
まず、道路情報推測装置２０は、設定する推測範囲が出発地又は現在位置を始点とするか否かを判断する。ここで、出発地又は現在位置を始点としない場合には、さらに、設定する推測範囲が特定点を始点とするか否かを判断する。そして、前記道路情報推測装置２０は、推測範囲が出発地又は現在位置を始点とする場合には第１の推測範囲を設定し、推測範囲が特定点を始点とする場合には第２の推測範囲を設定し、推測範囲が出発地、現在位置及び特定点のいずれをも始点としない場合には第３の推測範囲を設定する。
【０１０８】
ここで、前記道路情報推測装置２０は、図１４に示されるような方法によって推測範囲を設定する。まず、出発地又は現在位置を始点とする第１の推測範囲としての１回目の処理区間を設定する。該１回目の処理区間は、出発地又は現在位置から所定距離ｘ〔ｋｍ〕の範囲を設定する。なお、該所定距離ｘ〔ｋｍ〕は、例えば、３〔ｋｍ〕であるが、任意に設定することができる。
【０１０９】
続いて、２回目の処理区間を設定する。なお、該２回目の処理区間は、出発地、現在位置及び特定点のいずれをも始点としないので、第３の推測範囲に該当する。この場合、前記１回目の処理区間の終点から接続区間に相当する距離だけ出発地又は現在位置方向に戻った地点を始点とする。前記接続区間は、１回目の処理区間における近似曲線と２回目の処理区間における近似曲線との接続処理を行うために必要な区間である。なお、前記接続区間は、例えば、所定距離ｘ〔ｋｍ〕の２０〜４０〔％〕であるが、任意に設定することができる。前記接続区間は、接続処理の方法に応じて、適切な距離に設定することが望ましい。また、前記２回目の処理区間の距離は、前記１回目の処理区間と同様に、所定距離ｘ〔ｋｍ〕であるが、該所定距離ｘ〔ｋｍ〕の範囲内に特定点が存在する場合には、図１４に示されるように、前記特定点を終点とする。
【０１１０】
続いて、３回目の処理区間を設定する。この場合、前記２回目の処理区間の終点が特定点なので、接続区間を設定することなく、前記特定点を始点とする。なお、前記３回目の処理区間は、特定点を始点とするので、第２の推測範囲に該当する。また、前記３回目の処理区間の距離は、前記１回目の処理区間と同様に、所定距離ｘ〔ｋｍ〕であるが、該所定距離ｘ〔ｋｍ〕の範囲内に特定点が存在する場合には、図１４に示されるように、前記特定点を終点とする。
【０１１１】
続いて、４回目の処理区間を設定する。この場合、前記３回目の処理区間の終点が特定点なので、接続区間を設定することなく、前記特定点を始点とする。なお、前記４回目の処理区間は、特定点を始点とするので、第２の推測範囲に該当する。また、前記４回目の処理区間の距離は、前記１回目の処理区間と同様に、所定距離ｘ〔ｋｍ〕であるが、該所定距離ｘ〔ｋｍ〕の範囲内に目的地が存在する場合には、図１４に示されるように、前記目的地を終点とする。なお、図１４に示される距離ｙ〔ｋｍ〕は、所定距離ｘ〔ｋｍ〕よりも短い。
【０１１２】
ところで、推測範囲は、前述されたように、近似曲線による標高推測処理を実行する場合に、処理負担を低下させたり、処理精度を向上させたりするために設定されるものである。そのため、前記所定距離ｘ〔ｋｍ〕は、道路種別、地形（起伏が多い、平坦である等）、特定点の密度（特定点の間隔）、ノード点の密度（ノード点の間隔）等に基づいて、設定することが望ましい。例えば、図１５に示される表のように設定することができる。この場合、高速道路のような自動車専用道路の場合、比較的平坦であり起伏が少ないと考えることができるので、所定距離ｘ〔ｋｍ〕は比較的長めに設定され、市町村道の場合、比較的起伏が多いと考えることができるので、所定距離ｘ〔ｋｍ〕は比較的短めに設定される。なお、標高データベース２５には、国土地理院から公開されている５０〔ｍ〕メッシュ標高データ、の他に等高線や１０〔ｍ〕メッシュ標高データが格納されているが、図１５に示される表の数値は、５０〔ｍ〕メッシュ標高データを使用してノード点標高データを算出した場合に適した数値の例である。また、標高推測処理に使用する方法に応じて、適切な数値を設定することもできる。
【０１１３】
ここで、所定距離ｘ〔ｋｍ〕を図１５に示される表に基づいて設定すると、目的地までの経路が平坦な地域における自動車専用道路であって、目的地までの距離が３〔ｋｍ〕以上である場合、前記所定距離ｘ〔ｋｍ〕を３０００〔ｍ〕、すなわち、３〔ｋｍ〕に設定する。また、前記経路が起伏地域における自動車専用道路である場合、前記所定距離ｘ〔ｋｍ〕を１５００〔ｍ〕、すなわち、１．５〔ｋｍ〕に設定する。さらに、目的地までの経路における区間毎に所定距離ｘ〔ｋｍ〕を変更することもできる。例えば、平坦な地域に存在する区間では、所定距離ｘ〔ｋｍ〕を３〔ｋｍ〕に設定し、起伏地域に存在する区間では、所定距離ｘ〔ｋｍ〕を１．５〔ｋｍ〕に設定することができる。
【０１１４】
なお、前記推測範囲は、特定点の有無に関わらず、全経路を一定距離毎に分割することによって設定するようにしてもよい。この場合、推測範囲としての処理区間は、図１６に示されるように設定される。また、全経路を一定ノード数毎に分割することによって設定するようにしてもよい。さらに、全経路を一定数の区間に分割することによって設定するようにしてもよい。なお、全経路長、すなわち、出発地から目的地までの距離が短い場合には、推測範囲を設定しなくてもよい。
【０１１５】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ２−３−３−１−１  推測範囲が出発地又は現在位置を始点とするか否かを判断する。出発地又は現在位置を始点としない場合はステップＳ２−３−３−１−２に進み、出発地又は現在位置を始点とする場合はステップＳ２−３−３−１−３に進む。
ステップＳ２−３−３−１−２  推測範囲が特定点を始点とするか否かを判断する。推測範囲が特定点を始点とする場合はステップＳ２−３−３−１−４に進み、推測範囲が出発地、現在位置及び特定点のいずれをも始点としない場合はステップＳ２−３−３−１−５に進む。
ステップＳ２−３−３−１−３  第１の推測範囲を設定し、処理を終了する。
ステップＳ２−３−３−１−４  第２の推測範囲を設定し、処理を終了する。
ステップＳ２−３−３−１−５  第３の推測範囲を設定し、処理を終了する。
【０１１６】
次に、近似曲線による推測処理について説明する。
【０１１７】
図１８は本発明の第１の実施の形態における近似曲線の次数の設定基準の例を示す表、図１９は本発明の第１の実施の形態における近似曲線の算出方法を示す図、図２０は本発明の第１の実施の形態における近似曲線による推測処理の動作を示すフローチャートである。
【０１１８】
まず、道路情報推測装置２０は、前記推測範囲設定処理によって設定された推測範囲の両端、すなわち、推測範囲の始点及び終点が特定点であるか否かを判断する。ここで、両端が特定点でない場合には、さらに、いずれか一端が特定点であるか否かを判断する。そして、前記道路情報推測装置２０は、推測範囲の両端が特定点である場合、すなわち、推測範囲の始点も終点も特定点である場合には第１の近似曲線推測方法によって近似曲線を推測し、推測範囲のいずれか一端が特定点である場合には第２の近似曲線推測方法によって近似曲線を推測し、推測範囲の両端ともに特定点でない場合、すなわち、推測範囲の始点も特定点でなく終点も特定点でない場合には第３の近似曲線推測方法によって近似曲線を推測する。
【０１１９】
ここで、道路情報推測装置２０は、推測範囲における疑似標高データを距離−標高平面上に展開し、最小二乗法によって近似するが、近似に使用する関数としての多項式の次数を、前記推測範囲の距離、前記推測範囲における道路種別、地形、特定点の密度、ノード点の密度等に基づいて、設定することが望ましい。例えば、図１８に示される表のように設定することができる。この場合、推測範囲の距離が短ければ標高の変化が激しくなく、実際の道路の標高を示す曲線の形状も比較的単純になると考えることができるので、低次の多項式とするために多項式の次数を低く設定する。また、推測範囲の距離が長ければ標高の変化が激しく、実際の道路の標高を示す曲線の形状も比較的複雑になると考えることができるので、高次の多項式とするために多項式の次数を高く設定するようになっている。また、平坦地域においては、標高の変化が激しくなく、実際の道路の標高を示す曲線の形状も比較的単純になると考えることができるので、低次の多項式とするために多項式の次数を低く設定する。また、起伏地域においては、標高の変化が激しく、実際の道路の標高を示す曲線の形状も比較的複雑になると考えることができるので、高次の多項式とするために多項式の次数を高く設定するようになっている。
【０１２０】
そして、推測範囲の両端ともに特定点でない場合、前記道路情報推測装置２０は、第３の近似曲線推測方法によって近似曲線を推測する。なお、前記多項式の次数は、５次であるとする。この場合、前記道路標高推測処理において説明したように、前記式（４）〜（９）を０とおくと、係数ａ０  〜ａ５  を未知数とする６元の連立方程式となる。そして、該６元の連立方程式を解いて求めた係数ａ０  〜ａ５  の値を代入した前記式（１）が近似曲線を表す式となる。
【０１２１】
これにより、図１９（ａ）における曲線（ａ）で示されるような近似曲線を得ることができる。なお、図１９（ａ）において、曲線（ｂ）は疑似標高データを結ぶ曲線（●は各ノード点の疑似標高データを示している。）である。
【０１２２】
また、推測範囲のいずれか一端が特定点である場合、前記道路情報推測装置２０は、第２の近似曲線推測方法によって近似曲線を推測する。この場合、推測範囲の始点又は終点が特定点であるから、前記始点又は終点の位置、標高及び勾配の値を特定点データベース２３から取得することができる。そして、前記始点又は終点の位置、標高及び勾配を、それぞれ、ｘ１  、ｙ１  及びｙ１  ’とすると、標高ｙ１  は、前記式（１）に基づいて、次の式（１０）のように表される。
【０１２３】
【数１０】
2004252152.tif 000012
【０１２４】
また、勾配ｙ１  ’は、前記式（１）をｘで微分することによって、次の式（１１）のように表される。
【０１２５】
【数１１】
2004252152.tif 000013
【０１２６】
次に、前記式（４）〜（７）を０とおき、かつ、前記式（１０）及び（１１）のｘ１  、ｙ１  及びｙ１  ’に値を代入することによって、係数ａ０  〜ａ５  を未知数とする６元の連立方程式を得ることができる。そして、該６元の連立方程式を解いて求めた係数ａ０  〜ａ５  の値を代入した前記式（１）が近似曲線を表す式となる。
【０１２７】
これにより、図１９（ｂ）における曲線（ａ）で示されるような近似曲線を得ることができる。なお、図１９（ｂ）において、曲線（ｂ）は疑似標高データを結ぶ曲線（●は各ノード点の疑似標高データを示し、■は特定点の標高データを示している。）である。
【０１２８】
さらに、推測範囲の両端が特定点である場合、前記道路情報推測装置２０は、第１の近似曲線推測方法によって近似曲線を推測する。この場合、推測範囲の始点及び終点が特定点であるから、前記始点及び終点の位置、標高及び勾配の値を特定点データベース２３から取得することができる。そして、前記始点の位置、標高及び勾配を、それぞれ、ｘ１  、ｙ１  及びｙ１  ’とし、前記終点の位置、標高及び勾配を、それぞれ、ｘ２  、ｙ２  及びｙ２  ’とすると、標高ｙ１  及び勾配ｙ１  ’は前記式（１０）及び（１１）のように表される。また、標高ｙ２  及び勾配ｙ２  ’は、前記標高ｙ１  及び勾配ｙ１  ’の場合と同様にして、次の式（１２）及び（１３）のように表される。
【０１２９】
【数１２】
2004252152.tif 000014
【０１３０】
【数１３】
2004252152.tif 000015
【０１３１】
次に、前記式（４）及び（５）を０とおき、かつ、前記式（１０）及び（１１）のｘ１  、ｙ１  及びｙ１  ’に値を代入し、前記式（１２）及び（１３）のｘ２  、ｙ２  及びｙ２  ’に値を代入することによって、係数ａ０  〜ａ５  を未知数とする６元の連立方程式を得ることができる。そして、該６元の連立方程式を解いて求めた係数ａ０  〜ａ５  の値を代入した前記式（１）が近似曲線を表す式となる。
【０１３２】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ２−３−３−２−１  推測範囲設定処理によって設定された推測範囲の両端、すなわち、推測範囲の始点及び終点が特定点であるか否かを判断する。両端が特定点でない場合はステップＳ２−３−３−２−２に進み、推測範囲の両端が特定点である場合はステップＳ２−３−３−２−３に進む。
ステップＳ２−３−３−２−２  推測範囲のいずれか一端が特定点であるか否かを判断する。推測範囲のいずれか一端が特定点である場合はステップＳ２−３−３−２−４に進み、推測範囲の両端ともに特定点でない場合はステップＳ２−３−３−２−５に進む。
ステップＳ２−３−３−２−３  第１の近似曲線推測方法によって近似曲線を推測し、処理を終了する。
ステップＳ２−３−３−２−４  第２の近似曲線推測方法によって近似曲線を推測し、処理を終了する。
ステップＳ２−３−３−２−５  第３の近似曲線推測方法によって近似曲線を推測し、処理を終了する。
【０１３３】
次に、近似曲線の接続処理について説明する。
【０１３４】
図２１は本発明の第１の実施の形態における近似曲線の接続処理の方法を示す図である。
【０１３５】
ここで、道路情報推測装置２０は、前記近似曲線による推測処理によって取得した各推測範囲における近似曲線を順次接続する。この場合、第ｎ（ｎは自然数）の推測範囲としてのｎ回目の処理区間における近似曲線を取得した後に、隣接するｎ＋１回目の処理区間における近似曲線を取得し、ｎ回目の処理区間とｎ＋１回目の処理区間との接続区間における接続処理を実行するようになっている。すなわち、推測範囲としての処理区間における近似曲線を取得すると、既に近似曲線を取得済みの隣接する処理区間との接続区間における接続処理を行うようになっている。
【０１３６】
図２１に示されるように、ｎ回目の処理区間における近似曲線（ａ１）とｎ＋１回目の処理区間における近似曲線（ａ２）とは、接続区間において一致していない、すなわち、ずれているので、そのままでは接続することができない。仮に接続区間内に近似曲線（ａ１）と近似曲線（ａ２）との交点が存在しても、該交点において、近似曲線（ａ１）の勾配と近似曲線（ａ２）の勾配とが一致してなければ、接続することができない。そのため、前記道路情報推測装置２０は、近似曲線（ａ１）と近似曲線（ａ２）とを滑らかに接続する接続曲線（ａ３）を算出する。この場合、該接続曲線（ａ３）は、ｎ＋１回目の処理区間の始点に対応する近似曲線（ａ１）上の点Ａ１において近似曲線（ａ１）に滑らかに接続し、ｎ回目の処理区間の終点に対応する近似曲線（ａ２）上の点Ｂ３と滑らかに接続する必要がある。
【０１３７】
まず、前記道路情報推測装置２０は、前記接続区間の中点に対応する近似曲線（ａ１）上の点Ａ２における標高及び勾配の値と、前記接続区間の中点に対応する近似曲線（ａ２）上の点Ｂ２における標高及び勾配の値との平均値を算出する。続いて、前記道路情報推測装置２０は、前記平均値を標高及び勾配の値として備える点Ｃ１を仮の特定点として設定する。そして、前記接続曲線（ａ３）は、仮の特定点Ｃ１を通るものと考え、接続曲線（ａ３）を表す多項式として、前記仮の特定点Ｃ１を通る曲線を表す多項式を求める。なお、該多項式の次数はいくらであってもよいが、接続区間は推測範囲としての処理区間よりも短いので、前記道路情報推測装置２０の処理負担等の観点から、接続曲線（ａ３）を表す多項式の次数を前記近似曲線を表す多項式よりも低い次数とすることが望ましい。ここでは、前記接続曲線（ａ３）を表す多項式の次数を３次とした場合について説明する。
【０１３８】
この場合、前記接続区間を半分に分けて考えることとし、点Ａ１と仮の特定点Ｃ１とを結ぶ区間の接続曲線（ａ３）を表す３次式と、仮の特定点Ｃ１と点Ｂ３とを結ぶ区間の接続曲線（ａ３）を表す３次式とを立てる。まず、点Ａ１と仮の特定点Ｃ１とを結ぶ区間の接続曲線（ａ３）を表す３次式について考えると、ｎ回目の処理区間における点Ａ１までの範囲の近似曲線（ａ１）は、既に取得され、固定されていると考えるので、前記点Ａ１を標高及び勾配の値が与えられた特定点のように取り扱うことができる。
【０１３９】
そして、前記点Ａ１の位置、標高及び勾配を、それぞれ、ｘ１  、ｙ１  及びｙ１  ’とすると、標高ｙ１  は、次の式（１４）のように表される。
【０１４０】
【数１４】
2004252152.tif 000016
【０１４１】
また、勾配ｙ１  ’は、前記式（１４）をｘ１  ｘで微分することによって、次の式（１５）のように表される。
【０１４２】
【数１５】
2004252152.tif 000017
【０１４３】
また、仮の特定点Ｃ１の位置、標高及び勾配を、それぞれ、ｘ２  、ｙ２  及びｙ２  ’とすると、標高ｙ２  及び勾配ｙ２  ’は、前記標高ｙ１  及び勾配ｙ１  ’の場合と同様にして、次の式（１６）及び（１７）のように表される。
【０１４４】
【数１６】
2004252152.tif 000018
【０１４５】
【数１７】
2004252152.tif 000019
【０１４６】
続いて、前記式（１４）及び（１５）のｘ１  、ｙ１  及びｙ１  ’に値を代入し、前記式（１６）及び（１７）のｘ２  、ｙ２  及びｙ２  ’に値を代入することによって、係数ａ０  〜ａ３  を未知数とする４元の連立方程式を得ることができる。そして、該４元の連立方程式を解いて求めた係数ａ０  〜ａ３  の値を代入した多項式が点Ａ１と仮の特定点Ｃ１とを結ぶ区間の接続曲線（ａ３）を表す式となる。
【０１４７】
次に、仮の特定点Ｃ１と点Ｂ３とを結ぶ区間の接続曲線（ａ３）を表す３次式についても、同様にして、係数ａ０  〜ａ３  の値を求めることができる。これにより、ｎ回目の処理区間における近似曲線（ａ１）と、ｎ＋１回目の処理区間における近似曲線（ａ２）とを滑らかに接続する接続区間における接続曲線（ａ３）を取得することができる。
【０１４８】
なお、該接続曲線（ａ３）は他の方法によって取得することもできる。例えば、仮の特定点Ｃ１を設定することなく、点Ａ１と点Ｂ３とを結ぶ接続曲線（ａ３）を表す式を取得することができる。この場合、前記接続曲線（ａ３）は、前記仮の特定点Ｃ１を通過しなくてもよい。また、接続曲線（ａ３）を表す多項式の次数を２次としてもよいし、４次以上としてもよい。さらに、フィルタ処理法、移動平均法、ＣＩＰ法等を使用することもできる。
【０１４９】
次に、道路設計適応処理について説明する。
【０１５０】
図２２は本発明の第１の実施の形態における縦断曲線を示す図、図２３は本発明の第１の実施の形態における勾配データである道路勾配推測データを示す図、図２４は本発明の第１の実施の形態における第２の補正標高データである道路標高推測データを示す図、図２５は本発明の第１の実施の形態における道路設計適応処理の動作を示すフローチャートである。なお、図２２及び２４においては、横軸に距離を、縦軸に標高を採り、図２３においては横軸に距離を、縦軸に勾配を採っている。
【０１５１】
まず、道路情報推測装置２０は、既に読み込んだ経路情報とともに道路データに含まれている道路種別に基づいて、経路に対応する道路が国道、県道、主要地方道、一般道、高速道路等の道路種別のいずれに該当するかを特定する、すなわち、道路種別を特定する。この場合、道路の等級、設計速度等も特定する。前述されたように、縦断曲線データの場合、縦断曲線の半径や長さの数値が、道路種別、道路の等級、設計速度、縦断曲線の曲線形（凸形曲線、凹形曲線等の区別）等に応じて定められ、また、縦断勾配データの場合、縦断勾配の数値は、道路種別、道路の等級、設計速度等に応じて定められている。そのため、経路に対応する道路の道路種別、道路の等級、設計速度等を特定することによって、道路設計基準データベース２９から、縦断曲線データ及び縦断勾配データを取得することが可能となる。本実施の形態においては、道路が高速道路であり、設計速度が８０〔ｋｍ／ｈ〕で設計されているものとする。
【０１５２】
続いて、道路情報推測装置２０は、道路設計基準データベース２９から、設計速度が８０〔ｋｍ／ｈ〕の高速道路の縦断曲線データを取得する。なお、縦断曲線は、道路の勾配としての縦断勾配が変移する場所、例えば、山や谷、尾根などにおいて、運動量の変化によって車両が受ける衝撃を緩和するために、衝撃緩和曲線として使用されるものである。そのため、縦断曲線は特定された山と谷の位置に挿入される。
【０１５３】
道路構造令によると、設計速度が８０〔ｋｍ／ｈ〕の道路の場合の縦断曲線半径は凸形（山）ではＲ＝３０００〔ｍ〕以上の曲線、凹形（谷）ではＲ＝２０００〔ｍ〕以上の曲線を用いる。そして、推奨は、凸形でＲ＝４５００〔ｍ〕以上、凹形でＲ＝３０００〔ｍ〕以上、また、それぞれの適応距離は２４０〔ｍ〕以上、１６０〔ｍ〕以上となっている。そこで、本実施の形態においては、凸形でＲ＝４５００〔ｍ〕を２４０〔ｍ〕、凹形でＲ＝３０００〔ｍ〕を１６０〔ｍ〕の縦断曲線を挿入する。
【０１５４】
続いて、道路情報推測装置２０は、経路に対応する道路の勾配を推測する。なお、特定点としての橋及びトンネルの標高及び勾配、並びに、縦断曲線挿入地点での勾配は特定されているので、それ以外の箇所の勾配の変化を推測する。この場合、道路情報推測装置２０は、特定点から縦断曲線まで、縦断曲線から次の縦断曲線まで、縦断曲線から特定点まで、又は、特定点から次の特定点までの範囲を推測範囲として、推測範囲毎に勾配を推測するようになっている。
【０１５５】
例えば、特定点である橋から凸形（山）に挿入された縦断曲線までの範囲の場合、図２２に示されるように、道路が登っていることが凸形の縦断曲線から判断することができる。なお、図において曲線（ａ）は実際の道路の標高を示す曲線であり、□は特定点としての橋における標高、■は各ノード点の標高を示している。そこで、特定点での勾配を縦断曲線に向かう間に縦断曲線の勾配に合うように変化させる。なお、勾配の変化は、道路の設計速度が８０〔ｋｍ／ｈ〕なので最大勾配は４〔％〕である。そのため、登りの場合は、勾配を４〔％〕まで変化させることができる。この場合、勾配の値が急激に変化することはないので、特定点の直後においては勾配の値を低い値（例えば、２．４２〔％〕）から徐々に上昇させ、次第に勾配の値が４〔％〕になるようにし、続いて、縦断曲線に近くなると勾配の値を徐々に低下させて、最終的に縦断曲線の勾配に近い値（例えば、１．７４〔％〕）になるように変化させる。
【０１５６】
そして、勾配の変化のさせ方は、一般的に、長い登り勾配の区間において、下に緩勾配、上に急勾配を設置するようになっている。これにより、登り勾配における車両の走行速度の低下を緩和することができる。
【０１５７】
このようにして、道路情報推測装置２０は、一つの推測範囲において、道路の勾配を推測した後、他のすべての次の推測範囲において同様の動作を繰り返して、経路に対応する道路のすべての範囲において勾配を推測する。
【０１５８】
続いて、道路情報推測装置２０は、推測された勾配に基づいて、経路に対応する道路の標高を推測する。この場合、各ノード点における標高は、道路上の標高を特定することができる特定点データを用いて、次の式（１８）によって求めることができる。
ノード点の標高＝特定点データ＋勾配×特定点データからの水平方向の距離・・・式（１８）
このようにして、道路情報推測装置２０は、一つの推測範囲において、道路の標高を推測した後、他のすべての次の推測範囲において同様の動作を繰り返して、経路に対応する道路のすべての範囲において標高を推測する。
【０１５９】
続いて、道路情報推測装置２０は、推測された勾配及び標高の数値、すなわち、推測結果を確認する。
【０１６０】
ここで、推測範囲が縦断曲線から特定点、特定点から特定点のような場合、特定点データとしての特定点における標高を特定することができるので、推測した標高と特定点での標高とのつながりが適当であるか否かを判断することができる、すなわち、標高を特定することができるある位置における標高とその他の位置における標高の値を比較して、登り又は下りとなっているかを判断することによって推測結果を確認する。
【０１６１】
例えば、登り坂であるのに、あるノード点における標高より次のノード点である特定点の標高が低い場合は、推測した勾配の変化が適切でないと判断することができる。また、下り坂であるのに、あるノード点における標高より次のノード点である特定点の標高が高い場合は、推測した勾配の変化が適切でないと判断することができる。さらに、あるノード点における標高と次のノード点である特定点の標高との差が５〔ｍ〕以上ある場合は、推測した勾配の変化が適切でないと判断することができる。
【０１６２】
このような場合は、推測した勾配の変化が適切でない、すなわち、推測結果が不適切であると判断することができるので、道路の勾配及び標高を推測し直すようになっている。そして、道路の勾配を推測する際に使用した勾配の値を変更して、推測した標高と特定点での標高とのつながりが適当になるように、勾配を推測し直すようになっている。例えば、前述されたように、設計速度が８０〔ｋｍ／ｈ〕の高速道路の場合、道路の最大勾配が４〔％〕であるが、道路の勾配を推測する際に、勾配の最大値を４〔％〕ではなく３〔％〕として、勾配を推測し直すことによって、推測された標高が適切になるようにすることができる。
【０１６３】
また、道路設計基準においては、特例として勾配を７〔％〕まで使用することができるので、必要な場合、勾配の最大値として特例で認められる７〔％〕までの値を使用してもよい。しかし、特例の場合には、勾配が５〔％〕の区間の距離は６００〔ｍ〕、勾配が６〔％〕の区間の距離は５００〔ｍ〕、勾配が７〔％〕の区間の距離は４００〔ｍ〕までと制限があるので、勾配の最大値が４〔％〕を超える区間の長さが、前記の数値以上にならないようにする。なお、この前記区間の制限距離は車両（特にトラック等）が登る場合に、高速道路における許容下限速度に低下するまでの距離である（設計速度が８０〔ｋｍ／ｈ〕の道路では、許容下限速度は４０〔ｋｍ／ｈ〕）。つまり、縦断曲線を挿入するとは、道路設計基準で規定される道路種別等に応じた勾配の長さや勾配などを推測した勾配や標高に適用させ、推測した曲線を補正することである。
【０１６４】
そして、道路の勾配及び標高を推測し直す場合、道路情報推測装置２０は、道路設計基準データに基づいて勾配及び標高の推測を行うが、特定点における特定点データは実際の道路の構造を示しているので、特定点データを優先して、特定点周辺の道路の勾配及び標高を変化させるようになっている。すなわち、この場合、特定点データを道路設計基準に基づいて補正するのではなく特定点の周辺の道路の勾配及び標高の値を、他の標高を特定することができる箇所との関係が道路設計基準を満たすように変化させる。
【０１６５】
このようにして、推測結果を確認して、図２３に示されるような第１の補正標高データである擬似標高データの変化と、特定点データと道路設計基準データに基づいて推測した勾配データである道路勾配推測データを得ることができる。なお、図２３において、●で示される点（ａ）は各ノード点における実際の道路の勾配を示す点であり、■で示される点（ｂ）は各ノード点における実際の道路勾配推測データを示す点である。また、同様に、図２４に示されるように勾配データと特定点データとから第２の補正標高データである道路標高推測データを得ることができる。なお、図２４において、曲線（ａ）は各ノード点における実際の道路の標高を示す曲線であり、■で示される点（ｂ）は第２の補正標高データである各ノード点における道路標高推測データを示す点であり、□は特定点としての橋及びトンネルにおける標高を示す点である。
【０１６６】
そして、前記道路勾配推測データ及び道路標高推測データは、記憶手段に格納されるようになっている。このようにノード点標高データと特定点データで補正することで第１の補正標高データを推測し、推測した第１の補正標高データの変化と、特定点データ及び道路設計基準データに基づいて勾配データを推測し、推測した勾配データと特定点データに基づいて、第２の補正標高データである道路標高推測データを得ることで道路の標高を推測する。また、本実施の形態においては、設計速度が８０〔ｋｍ／ｈ〕の高速道路を例にして勾配及び標高の推測について説明したが、道路の種別や設計速度によって設計基準が異なるので、他の道路の場合、それぞれの種別や設計速度に合わせた道路設計基準データを使用して、勾配及び標高の推測を行う。
【０１６７】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ２−３−４−１  道路種別を特定する。
ステップＳ２−３−４−２  縦断曲線を挿入する。
ステップＳ２−３−４−３  道路の勾配を推測する。
ステップＳ２−３−４−４  道路の標高を推測する。
ステップＳ２−３−４−５  推測結果を確認し、処理を終了する。
【０１６８】
このように、本実施の形態において、道路情報推測装置２０は、地図データに基づくナビゲーション基本処理によって設定された経路に対応する道路上の各ノード点の標高を、メッシュ標高データに基づいて算出し、算出した標高を地図上の位置に対する特定点の標高に置き換えることで補正して組み込み、推測範囲における道路上の標高及び勾配を近似的に表わす近似曲線を取得し、道路設計基準データである縦断曲線データ及び縦断勾配データに基づいて補正、すなわち、道路設計基準データで規定される勾配や勾配の長さに適合するように変化させて置き換えて道路の勾配を推測し、続いて、道路の標高を推測する。そして、実際の道路の標高を特定することができる位置での標高と勾配の変化の関係が実際の道路と同じ傾向であるかによって、推測結果を確認し、該推測結果が不適切である場合には、道路の勾配及び標高を推測し直すようになっている。
【０１６９】
そのため、道路上の各ノード点の勾配を高い精度で推測することができ、各ノード点における信頼性の高い勾配データを道路勾配推測データとして得ることができる。
【０１７０】
また、道路情報推測装置２０は、経路における道路上の各ノード点の標高を前記道路勾配推測データに基づいて算出することによって、高い精度で道路の標高を示す道路標高推測データ曲線を得ることができる。
【０１７１】
さらに、各ノード点における前記道路勾配推測データ及び道路標高推測データをナビ制御装置２１の地図データベース２１ａに記録することもできる。この場合、道路情報推測装置２０が道路勾配・標高推測処理を実行した経路に関しては、前記道路標高推測データ及び道路標高勾配データが記録され蓄積されていくので、道路勾配・標高推測処理を繰り返し実行する必要がない。
【０１７２】
さらに、出発地又は現在位置から目的地までの経路が長い場合、該経路を複数の推測範囲に分割して各推測範囲における近似曲線を取得し、各推測範囲における近似曲線を接続して、経路全体の近似曲線を取得する。そのため、道路情報推測装置２０の処理負担が低下し、かつ、処理精度が高くなるので、高精度の近似曲線を短時間で取得することができる。
【０１７３】
これにより、ナビ制御装置２１が出力する経路情報に、道路の勾配や標高を含ませることができるので、各種の用途に利用することができる。
【０１７４】
例えば、前記道路情報推測装置２０は、表示処理において、道路の標高の変化を表す線を表示装置２７の画面に表示したり、経路を鳥瞰図的に表示装置２７の画面に表示する場合に、道路に起伏を付けて表示したりすることができる。これにより、道路走行中の車両を運転する運転者は、登坂や降坂に差し掛かったり視野に入ったりする前に、あらかじめ坂道の存在や勾配等を知ることができるので、運転中の不安を解消することができる。
【０１７５】
また、前記道路情報推測装置２０は、車両制御処理において、推測された道路の勾配や標高に適するエンジン出力としたり、変速比としたりするように、エンジン制御装置、駆動力制御装置等の車両制御装置を動作させるための制御信号を車両制御装置インターフェイス２６から出力させる。さらに、道路の勾配や標高の変化を予測した制御動作を行わせることもできる。また、車両がＥＶやＨＥＶである場合には、バッテリエネルギーを効率的に使用するように、車両制御装置を動作させるための制御信号を車両制御装置インターフェイス２６から出力させることもできる。
【０１７６】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、前記第１の実施の形態と同じ構成を有するものについては、同じ符号を付与することによって、その説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
【０１７７】
図２６は本発明の第２の実施の形態における道路標高の近似曲線を示す図、図２７は本発明の第２の実施の形態における道路勾配の近似曲線を示す図である。なお、図２６においては、横軸に距離を、縦軸に標高を採り、図２７においては、横軸に距離を、縦軸に勾配を採っている。
【０１７８】
前記第１の実施の形態において、道路情報推測装置２０は、隣り合う二つの特定点間の範囲における各ノード点の標高を結ぶ曲線をフィルタ処理し、前記曲線の変化を滑らかにして、道路の標高を推定するのに対し、本実施の形態において、道路情報推測装置２０は、少なくとも一つの特定点を含む範囲における各ノード点の標高を結ぶ曲線の変化を滑らかにして、道路の標高を推定する。すなわち、本実施の形態において、特定点設定部１２は、少なくとも一つの特定点を設定する。ここでは、所定範囲において、少なくとも一つの特定点を設定し、道路の標高を推測する範囲として設定する。道路情報推測部１３は、少なくとも一つの特定点を含む範囲の道路上の各ノード点の標高データを取得し、該標高データを、前記特定点の特定点データによって補正して、道路標高推測データを作成する。なお、道路の標高を推定する処理は、前記第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【０１７９】
これにより、図２６における曲線（ｄ）で示されるような近似曲線を得ることができる。なお、図２６において、曲線（ａ）は実際の道路の標高を示す曲線であり、曲線（ｂ）は疑似標高データ（▲は各ノード点の疑似標高データを示している。）であり、（ｃ）は特定点としての橋の存在する区間を示している。そして、図２６に示されるように、橋の上のように道路上における各ノード点と周囲に存在するメッシュ標高データにおけるメッシュの節点との標高に大きな差がある場合、前記経路の標高算出処理によって算出された各ノード点の標高には、かなりの誤差が含まれることが分かる。なお、前記特定点は、道路上の標高を特定することができる特定点であればいかなるものであってもよく、例えば、トンネルであってもよい。
【０１８０】
また、道路情報推測装置２０は、少なくとも一つの特定点を含む範囲において前記近似曲線の勾配に基づいて、道路の勾配を推定する。なお、道路の勾配を推定する処理は、前記第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。これにより、図２７における曲線（ｂ）で示されるような近似曲線を形成する近似勾配データを得ることができる。なお、図２７において、曲線（ａ）は実際の道路の勾配を示す曲線である。
【０１８１】
このように、本実施の形態において、道路情報推測装置２０は、少なくとも一つの特定点を含む範囲における道路の標高及び勾配を推定する、すなわち、一つの特定点の前後の範囲をにおける道路の標高及び勾配を推定するようになっている。そのため、通常、特定点として取り扱うことのできる橋やトンネルのような構造物がわずかしか存在しない地域、すなわち、特定点の間隔が広い地域であっても、特定点データに基づいて道路の標高及び勾配を高い精度で推定することができる。
【０１８２】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【０１８３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、高い精度で道路の勾配及び標高を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における道路情報推測装置の構成を機能の観点から示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における道路情報推測装置の詳細な構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における道路情報推測装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施の形態における道路勾配・標高推測処理の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるメッシュの節点とノード点との位置関係をを示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における二つの節点からノード点の標高を求める方法を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態における四つの節点からノード点の標高を求める方法を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態におけるノード点標高算出処理の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第１の実施の形態におけるノード点の標高を結ぶ曲線を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態における疑似標高データの曲線を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態における勾配・標高推測処理の動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第１の実施の形態における近似曲線を示す図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態における道路情報推測処理の動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第１の実施の形態における推測範囲の第１の設定方法を示す図である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態における推測範囲の設定基準の例を示す表である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態における推測範囲の第２の設定方法を示す図である。
【図１７】本発明の第１の実施の形態における推測範囲設定処理の動作を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第１の実施の形態における近似曲線の次数の設定基準の例を示す表である。
【図１９】本発明の第１の実施の形態における近似曲線の算出方法を示す図である。
【図２０】本発明の第１の実施の形態における近似曲線による推測処理の動作を示すフローチャートである。
【図２１】本発明の第１の実施の形態における近似曲線の接続処理の方法を示す図である。
【図２２】本発明の第１の実施の形態における縦断曲線を示す図である。
【図２３】本発明の第１の実施の形態における勾配データである道路勾配推測データを示す図である。
【図２４】本発明の第１の実施の形態における第２の補正標高データである道路標高推測データを示す図である。
【図２５】本発明の第１の実施の形態における道路設計適応処理の動作を示すフローチャートである。
【図２６】本発明の第２の実施の形態における道路標高の近似曲線を示す図である。
【図２７】本発明の第２の実施の形態における道路勾配の近似曲線を示す図である。
【符号の説明】
１３    道路情報推測部
１４    推測範囲設定部
１６    道路設計基準読込部
２０    道路情報推測装置
【図１】
2004252152.tif 000020
【図２】
2004252152.tif 000021
【図３】
2004252152.tif 000022
【図４】
2004252152.tif 000023
【図５】
2004252152.tif 000024
【図６】
2004252152.tif 000025
【図７】
2004252152.tif 000026
【図８】
2004252152.tif 000027
【図９】
2004252152.tif 000028
【図１０】
2004252152.tif 000029
【図１１】
2004252152.tif 000030
【図１２】
2004252152.tif 000031
【図１３】
2004252152.tif 000032
【図１４】
2004252152.tif 000033
【図１５】
2004252152.tif 000034
【図１６】
2004252152.tif 000035
【図１７】
2004252152.tif 000036
【図１８】
2004252152.tif 000037
【図１９】
2004252152.tif 000038
【図２０】
2004252152.tif 000039
【図２１】
2004252152.tif 000040
【図２２】
2004252152.tif 000041
【図２３】
2004252152.tif 000042
【図２４】
2004252152.tif 000043
【図２５】
2004252152.tif 000044
【図２６】
2004252152.tif 000045
【図２７】
2004252152.tif 000046