(57)【要約】【目的】高速で経路探索ができ、しかも経路品質を良好にでき、更には、新地図と旧地図の差分データのサイズを減少する「地図データ作成装置及びその地図作成方法並びにナビゲーション装置及びその経路探索方法」を提供することである。【構成】誘導対象道路を構成するレベル２（基準レベル）の道路リンク情報を用いて階層化構造の誘導経路探索用地図データを作成する地図データ作成装置である。第１の上位レベルリンク決定部２はレベル２のリンク情報を用いてレベル格上げ処理を行ってレベル３のリンクを決定する。第２の上位レベルリンク決定部３は、レベル３のリンク情報を用いてレベル格上げ処理を行ってレベル３より更に上位の複数のレベル(レベル４〜８)のリンクを取得し、出発リンクと目的地リンク間の距離範囲に基づいてリンクが属する上位レベルを特定する。【選択図】図１
2007292988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導対象道路を構成する基準レベルの道路リンク情報を用いて階層化構造の誘導経路探索用地図データを作成する地図データ作成方法において、
前記基準レベルの道路リンク情報を用いてレベル格上げ処理を行って基準レベルより上位の第１上位レベルのリンクを決定し、かつ、該第１上位レベルでの経路探索開始リンクとなるリンクを特定する第１ステップ、
前記第１上位レベルのリンク情報を用いてレベル格上げ処理を行って第１上位レベルより更に上位の複数の上位レベルのリンクを決定し、かつ、該上位レベルでの経路探索開始リンクとなるリンクを特定する第２のステップ、
を備え、出発地と目的地間の距離範囲に応じて前記複数の上位レベルを設定することを特徴とする地図データ作成方法。
【請求項２】
前記第１ステップは、
前記基準レベルの各メッシュを分割し、分割領域内のリンク数が設定数以下となるようにし、前記各分割領域から脱出するリンクのリストを作成する第１サブステップ、
所定の分割領域より脱出する全リンクを探索開始リンクセットとして順方向に経路探索を行い、該探索開始リンクセットから全分割領域の全脱出リンクまでの経路を探索する第２サブステップ、
該探索された各経路を構成するリンクであって、経路開始リンクから所定リンク数以内で、かつ、探索するまでに要した探索枝数が設定枝数以上のリンクを前記第１上位レベルのリンクとして取得し、該取得したリンクのうち、前記経路開始リンクに最も近いリンクを該第１上位レベルの経路探索開始リンクとして特定する第３サブステップ、
全分割領域の探索開始リンクセットについて上記第２、第３サブステップを繰り返すことにより、第１上位レベルのリンクおよび経路探索開始リンクを決定する第４サブステップ、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の地図データ作成方法。
【請求項３】
前記第２サブステップにおいて、探索枝が延ばせなくなるまで経路探索処理を行い、探索枝が延ばせなくなった後、経路探索処理結果に基づいて前記探索開始リンクセットから全分割領域の全脱出リンクまでの各経路を探索する、
ことを特徴とする請求項２記載の地図データ作成方法。
【請求項４】
前記第１ステップは、更に、
前記各分割領域に進入するリンクのリストを作成する第５サブステップ、
所定の分割領域に進入する全リンクを探索開始リンクセットとして逆方向に経路探索を行い、該探索開始リンクセットから全分割領域の全進入リンクまでの経路を探索する第６サブステップ、
該探索された各経路を構成するリンクであって、経路開始リンクから所定リンク数以内で、かつ、探索するまでに要した探索枝数が設定枝数以上のリンクを前記第１上位レベルのリンクとして取得し、該取得したリンクのうち、前記経路開始リンクに最も近いリンクを該第１上位レベルの経路探索開始リンクとして特定する第７サブステップ、
全分割領域の探索開始リンクセットについて上記第６、第７サブステップを繰り返すことにより、第１上位レベルのリンクおよび経路探索開始リンクを決定する第８サブステップ、
を備えたことを特徴とする請求項２記載の地図データ作成方法。
【請求項５】
前記第６サブステップにおいて、探索枝が延ばせなくなるまで経路探索処理を行い、探索枝が延ばせなくなった後、経路探索処理結果に基づいて前記探索開始リンクセットから全分割領域の全進入リンクまでの経路を探索する、
ことを特徴とする請求項４記載の地図データ作成方法。
【請求項６】
前記第２ステップは、
前記所定の分割領域について得られた第１上位レベルの全経路探索開始リンクを第１上位レベルの探索開始リンクセットとして順方向に経路探索を行い、該探索開始リンクセットから第１上位レベルの全経路探索開始リンクまでの経路をそれぞれ探索する第９サブステップ、
該探索された各経路を構成するリンクであって、経路開始リンクから所定リンク数以内で、かつ、探索するまでに要した探索枝数が設定枝数以上のリンクを取得し、かつ、前記取得したリンクのうち、前記経路開始リンクに最も近いリンクを次レベルの経路探索開始リンクとして特定する第１０サブステップ、
前記求めたリンクを、前記経路始点リンクと経路終点リンク間の距離に基づいてどの上位レベルのリンクとするかを決定する第１１サブステップ、
全分割領域の第１上位レベルの探索開始リンクセットについて上記第９〜第１１サブステップを繰り返すことにより、第２上位レベル、第３上位レベル、…、のリンク及び各上位レベルでの経路探索開始リンクを特定する第１２サブステップ、
を備えたことを特徴とする請求項２記載の地図データ作成方法。
【請求項７】
前記第９サブステップにおいて、探索枝が延ばせなくなるまで経路探索処理を行い、探索枝が延ばせなくなった後、経路探索処理結果に基づいて前記探索開始リンクセットから前記第１上位レベルの全経路探索開始リンクまでの経路を探索する、
ことを特徴とする請求項６記載の地図データ作成方法。
【請求項８】
前記第２ステップは、
前記所定の分割領域について前記第７サブステップにおいて得られた第１上位レベルの全経路探索開始リンクを第１上位レベルの探索開始リンクセットとして逆方向に経路探索を行い、該探索開始リンクセットから第１上位レベルの全経路探索開始リンクまでの経路を探索する第１３サブステップ、
該探索された各経路を構成するリンクであって、経路開始リンクから所定リンク数以内で、かつ、探索するまでに要した探索枝数が設定枝数以上のリンクを取得し、かつ、前記取得したリンクのうち、前記経路開始リンクに最も近いリンクを次レベルの経路探索開始リンクとして特定する第１４サブステップ、
前記求めたリンクを、前記経路始点リンクと経路終点リンク間の距離に基づいてどの上位レベルのリンクとするか決定する第１５サブステップ、
全分割領域について第１上位レベルの探索開始リンクセットについて上記第１３〜第１５サブステップを繰り返すことにより、第２上位レベル、第３上位レベル、…、のリンク及び各レベルでの経路探索開始リンクを特定する第１６サブステップ、
を備えたことを特徴とする請求項４記載の地図データ作成方法。
【請求項９】
前記第１３サブステップにおいて、探索枝が延ばせなくなるまで経路探索処理を行い、探索枝が延ばせなくなった後、経路探索処理結果に基づいて前記探索開始リンクセットから他の全経路探索開始リンクまでの経路を探索する、
ことを特徴とする請求項８記載の地図データ作成方法。
【請求項１０】
誘導対象道路を構成する基準レベルの道路リンク情報を用いて階層化構造の誘導経路探索用地図データを作成する地図データ作成装置において、
前記基準レベルの道路リンク情報を用いてレベル格上げ処理を行って基準レベルより上の第１上位レベルのリンクを決定し、かつ、該第１上位レベルでの経路探索開始リンクとなるリンクを特定する第１リンク決定部、
前記第１上位レベルのリンク情報を用いてレベル格上げ処を行って該第１上位レベルより更に上位の複数の第２上位レベル、第３上位レベル、…、に属するリンクを決定すると共に、各第２上位レベル、第３上位レベル、…での経路探索開始リンクとなるリンクを特定する第２のリンク決定部、
出発リンクと目的地リンク間の距離より経路探索に使用するリンクが属する上位レベルが決定可能となるように、前記複数の第２上位レベル、第３上位レベル、…,の距離範囲を設定する上位レベル設定部、
を備えたことを特徴とする地図データ作成装置。
【請求項１１】
前記第１リンク決定部は、
前記基準レベルの各メッシュを分割し、分割領域内のリンク数が設定数以下となるようにし、前記各分割領域から脱出するリンクのリストを作成するリスト作成部、
所定の分割領域より脱出する全リンクを探索開始リンクセットとして順方向に経路探索を行い、該探索開始リンクセットから全分割領域の全脱出リンクまでの経路を探索する経路探索部、
該探索された各経路を構成するリンクであって、経路開始リンクから所定リンク数以内で、かつ、探索するまでに要した探索枝数が設定枝数以上のリンクを前記第１上位レベルのリンクとして取得し、前記取得したリンクのうち、前記経路開始リンクに最も近いリンクを該第１上位レベルの経路探索開始リンクとして特定するリンク取得部、
を備え,全分割領域の探索開始リンクセットについて第１上位レベルのリンクおよび経路探索開始リンクを決定する、
ことを特徴とする請求項１０記載の地図データ作成装置。
【請求項１２】
前記経路探索部は、探索枝が延ばせなくなるまで経路探索処理を行い、探索枝が延ばせなくなった後、経路探索処理結果に基づいて前記探索開始リンクセットから全分割領域の全脱出リンクまでの経路を探索する、
ことを特徴とする請求項１１記載の地図データ作成装置。
【請求項１３】
前記第１リンク決定部において、
前記リスト作成部は、前記各分割領域に進入するリンクのリストを作成し、前記経路探索部は、所定の分割領域に進入する全リンクを探索開始リンクセットとして逆方向に経路探索を行い、探索開始リンクセットから全分割領域の全進入リンクまでの経路を探索し、前記リンク取得部は、該探索された各経路を構成するリンクであって、該探索開始リンクから所定リンク数以内で、かつ、探索するまでに要した探索枝数が設定枝数以上のリンクを前記第１上位レベルのリンクとして取得し、前記取得したリンクのうち、前記探索開始リンクに最も近いリンクを該第１上位レベルの経路探索開始リンクとして特定する、
ことを特徴とする請求項１１記載の地図データ作成装置。
【請求項１４】
前記経路探索部は、探索枝が延ばせなくなるまで経路探索処理を行い、探索枝が延ばせなくなった後、経路探索処理結果に基づいて前記探索開始リンクセットから全分割領域の全進入リンクまでの経路を探索する、
ことを特徴とする請求項１３記載の地図データ作成装置。
【請求項１５】
前記第２リンク決定部は、
前記所定の分割領域について得られた第１上位レベルの全経路探索開始リンクを探索開始リンクセットとして経路探索を行い、該探索開始リンクセットから第１上位レベルの全経路探索開始リンクまでの経路を探索する経路探索部、
該探索された各経路を構成するリンクであって、経路開始リンクから所定リンク数以内で、かつ、探索するまでに要した探索枝数が設定枝数以上のリンクを取得し、かつ、前記取得したリンクのうち、前記経路開始リンクに最も近いリンクを次レベルの経路探索開始リンクとして特定するリンク取得部、
前記求めたリンクを、前記経路開始リンクと経路終点間の距離に基づいてどの上位レベルのリンクとするかを決定するリンクレベル決定部、
を備え、各分割領域について得られた第１上位レベルの探索開始リンクセットについて第２上位レベル、第３上位レベル、…、のリンク及び各レベルでの経路探索開始リンクを特定する、
ことを特徴とする請求項１１記載の地図データ作成装置。
【請求項１６】
前記経路探索部は、探索枝が延ばせなくなるまで経路探索処理を行い、探索枝が延ばせなくなった後、経路探索処理結果に基づいて前記探索開始リンクセットから他の全経路探索開始リンクまでの経路を探索する、
ことを特徴とする請求項１５記載の地図データ作成装置。
【請求項１７】
目的地までの経路を探索するナビゲーション装置の経路探索方法において、
基準レベルの道路リンク情報、該基準レベルの道路リンク情報を用いてレベル格上げ処理を行って得られた第１上位レベルのリンク情報、該第１上位レベルのリンク情報を用いてレベル格上げ処理を行って得られた複数の第２上位レベル、第３上位レベル、…、に属するリンク情報を有する階層化構造の誘導経路探索用地図データを地図データ記憶部に保存し、
目的地が設定されたとき、出発地から該目的地までの直線距離を計算し、
該直線距離に基づいて経路探索に使用するリンクが属する第１上位レベル以外の上位レベルを決定し、
基準レベルにおいて第１上位レベルに移行可能なリンクまでの経路を探索し、
第１上位レベルにおいて前記決定した更に上位のレベルに移行可能なリンクまでの経路を探索し、
該上位レベルのリンク情報を用いて経路探索を行う、
ことを特徴とするナビゲーション装置の経路探索方法。
【請求項１８】
目的地までの経路を探索するナビゲーション装置において、
基準レベルの道路リンク情報、該基準レベルの道路リンク情報を用いてレベル格上げ処理を行って得られた第１上位レベルのリンク情報、該第１上位レベルのリンク情報を用いてレベル格上げ処理を行って得られた複数の第２上位レベル、第３上位レベル、…、に属するリンク情報を有する階層化構造の誘導経路探索用地図データを保存する地図データ記憶部、
目的地を設定する目的地設定部、
出発から目的地までの直線距離に基づいて経路探索に使用するリンクが属する第１上位レベル以外の上位レベルを決定し、基準レベルにおいて第１上位レベルに移行可能なリンクまでの経路を探索し、第１上位レベルにおいて前記決定した更に上位のレベルに移行可能なリンクまでの経路を探索し、該上位レベルのリンク情報を用いて経路探索を行う、経路探索部、
を備えた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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地図データ作成装置及びその地図作成方法並びにナビゲーション装置及びその経路探索方法に係わり、特に、基準レベルの道路リンク情報を用いて階層化構造の誘導経路探索用地図データを作成する地図データ作成装置及びその地図作成方法並びに該地図データ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及び経路探索方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナビゲーション装置は、車両の現在位置に応じた地図データをCD−ROM、DVD，HDDなどの地図記憶媒体から読み出してディスプレイ画面に描画すると共に、車両マークをディスプレイ画面の一定位置に固定表示し、走行に応じて地図をスクロ−ル表示する。また、ナビゲーション装置は以上に加えて、出発地から目的地に到る誘導経路あるいは出発地から指定された経由点を経由して目的地に到る誘導経路を探索し、該誘導経路を地図上に表示する経路誘導機能を備えている。かかる経路探索を高速に行う第１従来技術として、メッシュからメッシュへの専用のネットワークを地図データに格納し、該専用ネットワークを用いて探索枝数を減らし、探索の高速化を行なう方法がある（特許文献１）。又、第２の従来技術として、専用ネットワークを用いずに、階層化構造を有する地図データを用いて、  
【０００３】
第１従来技術は、図２５の（Ａ）に示すように、詳細度に応じて５つのレベルを設け、各レベルの道路情報と専用ネットワーク情報により地図の道路情報を構成している。各レベルの基本部は該レベルに応じた領域に存在する道路の道路情報を特定する部分であり、レベル１及びレベル２の拡張部は高速探索用の情報部分である。専用ネットワークは、任意の２つのレベル２領域の組み合わせに対応させて、これら２つのレベル２領域間を接続する経路を探索する必要な経路情報(リンクやノード情報)を保持している。
図２５の（Ｂ）に示すように出発地Sが特定されると、該出発地が含まれるレベル１領域A１と該レベル１領域A１が含まれるレベル２領域Ｃ１を特定する。同様に、目的地Ｅが特定されると、該目的地が含まれるレベル１領域Ａ２と該レベル１領域Ａ２が含まれるレベル２領域Ｃ２を特定する。専用ネットワーク情報は、これら２つのレベル２領域Ｃ１，Ｃ２の組み合わせに応じて設けられているから、該専用ネットワーク情報を用いて経路探索を行う。具体的には、出発地と目的地に対応する上位移行ノードＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３；Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３を、レベル１の地図情報及び専用ネットワークの拡張情報を用いて抽出する。ついで、上位移行ノードに対応する上位ノードＮ１１，Ｎ１２，Ｎ１３と上位ノードＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３間の複数の経路を専用ネットワーク情報(リンクやノード情報)を用いて探索し、最小コストの経路を誘導経路として決定する。
【０００４】
第２従来技術は、図２６に示すように地図をレベル１−４に階層化して道路情報を構成している。レベル1は誘導経路対象道路と非誘導経路対象道路（細街路）の地図情報を特定する部分、レベル2は誘導経路対象道路の道路情報を特定する部分、レベル３は主要道路の地図情報を特定する部分、レベル４は更に主要な道路(県道、国道、高速道路)の地図情報を特定する部分である。出発地Sおよび目的地Ｅが特定されると、レベル２において出発地Ｓからレベル３の上位ノードに移行するノードｂ１０を求め、ついで、ノードｂ１０からレベル４の上位ノードに移行するノードｃ１０を求め、出発地Sから上位ノードｃ１０に到る経路を求める。同様に、目的地Ｅより最上位レベル４の上位ノードＣ２０に到る経路をもとめる。ついで、出発地側の上位ノードｃ１０から目的地側の上位ノードｃ２０へ到る経路をレベル４の道路情報を用いて探索し、最終的に出発地から目的地へ到るコスト最小の経路を探索する。
【特許文献１】特開２００３−３３７０３４号公報
【特許文献２】特開２００４−２８６５２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
第１従来技術では、専用ネットワークの数が非常に多いので、道路情報のデータサイズが大きくなる問題がある。また地図データの更新を、差分データを作成して行う場合、専用ネットワーク情報の差分データ量が大きくなってしまい、該差分データを通信で取得するには通信時間が非常に長くなって通信コストが高くなり、また、地図更新時間が長くなる問題がある。
第２従来技術の階層化構造の探索では、道路種別などの階層情報を元にレベル分けされているため、最下層のレベル(経路誘導対象道路が全て格納されているレベル)で探索した場合の経路に比べて、経路品質が悪い問題がある。
以上から本発明の目的は高速で経路探索ができ、しかも経路品質を良好にすることである。
本発明の別の目的は、新地図と旧地図の差分データを作成して地図データの更新を行う場合、該差分データのサイズを減少し、地図更新時間を短縮することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
・地図データ作成方法
本発明の第１の態様は、誘導対象道路を構成する基準レベルの道路リンク情報を用いて階層化構造の誘導経路探索用地図データを作成する地図データ作成方法であり、前記基準レベルの道路リンク情報を用いてレベル格上げ処理を行って基準レベルより上位の第１上位レベルのリンクを決定し、かつ、該第１上位レベルでの経路探索開始リンクとなるリンクを特定する第１ステップ、前記第１上位レベルのリンク情報を用いてレベル格上げ処理を行って第１上位レベルより更に上位の複数の上位レベルのリンクを決定し、かつ、該上位レベルでの経路探索開始リンクとなるリンクを特定する第２のステップを備え、出発リンクと目的地リンク間の距離範囲に応じて前記複数の上位レベルを設定する。
上記地図データ作成方法における第１ステップは、前記基準レベルの各メッシュを分割し、分割領域内のリンク数が設定数以下となるようにし、前記各分割領域から脱出するリンクのリストを作成する第１サブステップ、所定の分割領域より脱出する全リンクを探索開始リンクセットとして順方向に経路探索を行い、該探索開始リンクセットから全分割領域の全脱出リンクまでの経路を探索する第２サブサブステップ、該探索された各経路を構成するリンクであって、経路開始リンクから所定リンク数以内で、かつ、探索するまでに要した探索枝数が設定枝数以上のリンクを前記第１上位レベルのリンクとして取得し、該取得したリンクのうち、前記経路開始リンクに最も近いリンクを該第１上位レベルの経路探索開始リンクとして特定する第３サブステップ、全分割領域の探索開始リンクセットについて上記第２、第３サブステップを繰り返すことにより、第１上位レベルのリンクおよび経路探索開始リンクを決定する第４サブステップを備えている。
前記第１ステップは、更に、前記各分割領域に進入するリンクのリストを作成する第５サブステップ、所定の分割領域に進入する全リンクを探索開始リンクセットとして逆方向に経路探索を行い、該探索開始リンクセットから全分割領域の全進入リンクまでの経路を探索する第６サブステップ、該探索された各経路を構成するリンクであって、経路開始リンクから所定リンク数以内で、かつ、探索するまでに要した探索枝数が設定枝数以上のリンクを前記第１上位レベルのリンクとして取得し、該取得したリンクのうち、前記経路開始リンクに最も近いリンクを該第１上位レベルの経路探索開始リンクとして特定する第７サブステップ、全分割領域の探索開始リンクセットについて上記第６、第７サブステップを繰り返すことにより、第１上位レベルのリンクおよび経路探索開始リンクを決定する第８サブステップを備えている。
上記地図データ作成方法における第２ステップは、前記所定の分割領域について得られた第１上位レベルの全経路探索開始リンクを第１上位レベルの探索開始リンクセットとして順方向に経路探索を行い、該探索開始リンクセットから第１上位レベルの全経路探索開始リンクまでの経路をそれぞれ探索する第９サブステップ、該探索された各経路を構成するリンクであって、経路開始リンクから所定リンク数以内で、かつ、探索するまでに要した探索枝数が設定枝数以上のリンクを取得し、かつ、前記取得したリンクのうち、前記経路開始リンクに最も近いリンクを次レベルの経路探索開始リンクとして特定する第１０サブステップ、前記求めたリンクを、前記経路始点リンクと経路終点リンク間の距離に基づいてどの上位レベルのリンクとするかを決定する第１１サブステップ、全分割領域の第１上位レベルの探索開始リンクセットについて上記第９〜第１１サブステップを繰り返すことにより、第２上位レベル、第３上位レベル、…、のリンク及び各上位レベルでの経路探索開始リンクを特定する第１２サブステップを備えている。
前記第２ステップは、更に、前記所定の分割領域について前記第７サブステップにおいて得られた第１上位レベルの全経路探索開始リンクを第１上位レベルの探索開始リンクセットとして逆方向に経路探索を行い、該探索開始リンクセットから第１上位レベルの全経路探索開始リンクまでの経路を探索する第１３サブステップ、該探索された各経路を構成するリンクであって、経路開始リンクから所定リンク数以内で、かつ、探索するまでに要した探索枝数が設定枝数以上のリンクを取得し、かつ、前記取得したリンクのうち、前記経路開始リンクに最も近いリンクを次レベルの経路探索開始リンクとして特定する第１４サブステップ、前記求めたリンクを、前記経路始点リンクと経路終点リンク間の距離に基づいてどの上位レベルのリンクとするか決定する第１５サブステップ、全分割領域の第１上位レベルの探索開始リンクセットについて上記第１３〜第１５サブステップを繰り返すことにより、第２上位レベル、第３上位レベル、…、のリンク及び各レベルでの経路探索開始リンクを特定する第１６サブステップを備えている。
【０００７】
・地図データ作成装置
本発明の第２の態様は、誘導対象道路を構成する基準レベルの道路リンク情報を用いて階層化構造の誘導経路探索用地図データを作成する地図データ作成装置であり、前記基準レベルの道路リンク情報を用いてレベル格上げ処理を行って基準レベルより上の第１上位レベルのリンクを決定し、かつ、該第１上位レベルでの経路探索開始リンクとなるリンクを特定する第１リンク決定部、前記第１上位レベルのリンク情報を用いてレベル格上げ処を行って該第１上位レベルより更に上位の複数の第２上位レベル、第３上位レベル、…、に属するリンクを決定すると共に、各第２上位レベル、第３上位レベル、…での経路探索開始リンクとなるリンクを特定する第２のリンク決定部、出発リンクと目的地リンク間の距離より経路探索に使用するリンクが属する上位レベルが決定可能となるように、前記複数の第２上位レベル、第３上位レベル、…,の距離範囲を設定する上位レベル設定部を備えている。
前記第１リンク決定部は、前記基準レベルの各メッシュを分割し、分割領域内のリンク数が設定数以下となるようにし、前記各分割領域から脱出するリンクのリストを作成するリスト作成部、所定の分割領域より脱出する全リンクを探索開始リンクセットとして順方向に経路探索を行い、該探索開始リンクセットから全分割領域の全脱出リンクまでの経路を探索する経路探索部、該探索された各経路を構成するリンクであって、経路開始リンクから所定リンク数以内で、かつ、探索するまでに要した探索枝数が設定枝数以上のリンクを前記第１上位レベルのリンクとして取得し、前記取得したリンクのうち、前記経路開始リンクに最も近いリンクを該第１上位レベルの経路探索開始リンクとして特定するリンク取得部を備え,全分割領域の探索開始リンクセットについて第１上位レベルのリンクおよび経路探索開始リンクを決定する。
前記第１リンク決定部において、前記リスト作成部は、前記各分割領域に進入するリンクのリストを作成し、前記経路探索部は、所定の分割領域に進入する全リンクを探索開始リンクセットとして逆方向に経路探索を行い、探索開始リンクセットから全分割領域の全進入リンクまでの経路を探索し、前記リンク取得部は、該探索された各経路を構成するリンクであって、該探索開始リンクから所定リンク数以内で、かつ、探索するまでに要した探索枝数が設定枝数以上のリンクを前記第１上位レベルのリンクとして取得し、前記取得したリンクのうち、前記探索開始リンクに最も近いリンクを該第１上位レベルの経路探索開始リンクとして特定する。
前記第２リンク決定部は、前記所定の分割領域について得られた第１上位レベルの全経路探索開始リンクを探索開始リンクセットとして経路探索を行い、該探索開始リンクセットから第１上位レベルの全経路探索開始リンクまでの経路を探索する経路探索部、該探索された各経路を構成するリンクであって、経路開始リンクから所定リンク数以内で、かつ、探索するまでに要した探索枝数が設定枝数以上のリンクを取得し、かつ、前記取得したリンクのうち、前記経路開始リンクに最も近いリンクを次レベルの経路探索開始リンクとして特定するリンク取得部、前記求めたリンクを、前記経路開始リンクと経路終点間の距離に基づいてどの上位レベルのリンクとするかを決定するリンクレベル決定部を備え、各分割領域について得られた第１上位レベルの探索開始リンクセットについて第２上位レベル、第３上位レベル、…、のリンク及び各レベルでの経路探索開始リンクを特定する。
【０００８】
・経路探索方法
本発明の第３の態様は、目的地までの経路を探索するナビゲーション装置の経路探索方法であり、基準レベルの道路リンク情報、該基準レベルの道路リンク情報を用いてレベル格上げ処理を行って得られた第１上位レベルのリンク情報、該第１上位レベルのリンク情報を用いてレベル格上げ処理を行って得られた複数の第２上位レベル、第３上位レベル、…、に属するリンク情報を有する階層化構造の誘導経路探索用地図データを地図データ記憶部に保存するステップ、目的地が設定されたとき、出発地から該目的地までの直線距離を計算するステップ、該直線距離に基づいて経路探索に使用するリンクが属する第１上位レベル以外の上位レベルを決定するステップ、基準レベルにおいて第１上位レベルに移行可能なリンクまでの経路を探索するステップ、第１上位レベルにおいて前記決定した更に上位のレベルに移行可能なリンクまでの経路を探索するステップ、該上位レベルのリンク情報を用いて経路探索を行うステップを有している。
【０００９】
・ナビゲーション装置
本発明の第４の態様は、目的地までの経路を探索するナビゲーション装置であり、基準レベルの道路リンク情報、該基準レベルの道路リンク情報を用いてレベル格上げ処理を行って得られた第１上位レベルのリンク情報、該第１上位レベルのリンク情報を用いてレベル格上げ処理を行って得られた複数の第２上位レベル、第３上位レベル、…、に属するリンク情報を有する階層化構造の誘導経路探索用地図データを保存する地図データ記憶部、目的地を設定する目的地設定部、出発から目的地までの直線距離に基づいて経路探索に使用するリンクが属する第１上位レベル以外の上位レベルを決定し、基準レベルにおいて第１上位レベルに移行可能なリンクまでの経路を探索し、第１上位レベルにおいて前記決定した更に上位のレベルに移行可能なリンクまでの経路を探索し、該上位レベルのリンク情報を用いて経路探索を行う、経路探索部を備えている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、レベル格上げ処理により上位レベルのリンクを決定し、従来技術のように道路種別などの階層情報を元にレベル分けしていないため、探索した経路の品質を良好にすることができる。
又、本発明によれば、出発リンクと目的地リンク間の距離範囲に応じて複数の上位レベルを設定し、かつ、レベル格上げ処理により上位レベルほどリンク数を少なくできるため、探索しようとする目的地までの距離に応じた上位レベルのリンクを用いて高速に経路探索することができる。
また、本発明によれば、レベル格上げ処理により、探索枝数が規定数以上のリンクを上位レベルのリンク（次レベル経路探索開始リンク）として格上げし、該次レベル経路探索開始リンクを識別できるように経路探索用地図データを作成する。このため、探索枝数が所定枝数となる迄基準レベル探索を行えば確実に、どのリンクを用いて上位レベルでの経路探索を開始すべきかを判断でき、経路探索処理を高速に行うことができる。
又、本発明によれば、レベル格上げ処理により上位レベルのリンクを決定するものであり、従来技術のように特別の専用ネットワークを作成する必要が無いため、経路探索用の地図データサイズを減少でき、しかも、新地図データと旧地図データの差分データサイズを従来技術に比べて減少することができ、これにより地図更新時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（A）地図作成装置
(a)全体の構成
図１は本発明の地図作成装置の構成図であり、レベル２(基準レベル)のリンク情報を入力するリンク情報入力部１、第１の上位レベルリンク決定部２、第２の上位レベルリンク決定部３、上位レベルの距離範囲を設定する上位レベル−距離範囲設定部４、経路探索用の階層化された地図データを編集して出力する経路探索用地図データ編集部５を備えている。
第１の上位レベルリンク決定部２は、レベル２の道路リンク情報を用いてレベル格上げ処理１を行ない、該レベル２より上のレベル３(第１上位レベル)のリンクを決定するとともに、該レベル３の経路探索において経路探索開始リンクとなるリンクを特定する。すなわち、第１の上位レベルリンク決定部２は、(1)レベル３のリンクを決定するとともに、(2)レベル２のリンク情報に該リンクがレベル３の経路探索開始リンクであるか否かを識別するフラグを付して経路探索用地図データ編集部５に入力し、(3)レベル３のリンク情報および次レベル探索開始リンクセットを第２の上位レベルリンク決定部３に入力する。
【００１２】
図２はリンク情報(リンクレコード)説明図であり、（A）はリンク情報入力部１より入力されるレベル２のリンク情報、(B)は第１の上位レベルリンク決定部２から出力される上記識別フラグを付加されたレベル２リンク情報であり、(C)は第２の上位レベルリンク決定部３から出力される後述するレベル３のリンク情報である。（A）のリンク情報は、(1)リンクID、(2)道路種別、(3)リンク距離、(4)車線数、(5)リンク形状を特定する形状情報(始点ノード、中間のノード、終点ノードの位置データ),(6)接続リンク情報、(7)通行規制情報等を有している。(B)のリンク情報は、以上の(1)〜(7)に加えて、更に、(8)レベル３の経路探索において経路探索開始リンクとなるか否かを示す識別フラグを有している。なお、レベル２の各リンク情報はメッシュ番号に対応させて作成されており、リンクが属するメッシュのメッシュ番号がわかるようになっている。
【００１３】
第２のリンク決定部３は、レベル３のリンク情報を用いてレベル格上げ処理２を行って該レベル３より更に上位の複数の上位レベル(レベル４〜レベル８)に属するリンクを決定すると共に、各レベル４〜８での経路探索開始リンクを特定する。レベル４〜レベル８は、出発地リンクと目的地リンク間の直線距離LODの範囲に対応しており、図３に示すような対応関係がある。すなわち、レベル４は直線距離LODの範囲が0km〜50km、レベル５は50km〜100km、レベル６は100km〜200km、レベル７は200km〜350km、レベル８は350km以上である。これらのレベル４〜８と距離範囲の対応関係は、上位レベル−距離範囲設定部４より第２の上位レベルリンク決定部３に設定入力される。直線距離LODと該直線距離に応じたレベルに含まれるリンク本数の対応は図４に示すとおりであり、レベルが高くなるほどリンク数が少なくなり、該レベルにおける高速経路探索が可能になる。
第２の上位レベルリンク決定部３は、レベル格上げ処理２の処理結果に基づいて、レベル３からレベル８のリンク情報を求めて経路探索用地図データ編集部５に入力する。なお、レベル３リンク情報は、図２（C）に示すように、上記(1)〜(7)のレベル２のリンク情報に加えて、該リンクが次レベル(レベル４〜８)の経路探索開始リンクであるか否かを識別するフラグと該次レベルを特定するデータを有している。
【００１４】
経路探索用地図データ編集部５は、第１、第２の上位レベルリンク決定部２，３から入力された各レベルのリンク情報を用いて階層化された経路探索用地図データを作成して出力する。図５は階層化された経路探索用地図データの説明図であり、レベル１〜レベル８のネットワークで構成されている。レベル１は誘導経路対象道路と非誘導経路対象道路の地図情報を特定する部分(ネットワーク)、レベル２は誘導経路対象道路の道路情報を特定するネットワーク、レベル３はレベル２を元にレベル格上げ処理１により選択されたリンク情報で構成されるネットワーク、レベル４〜レベル８はレベル３を元にレベル格上げ処理２により選択されたリンク情報で構成されるネットワークである。
【００１５】
（b）第１上位レベルリンク決定部
図６は第１上位レベルリンク決定部２のブロック図であり、リスト作成部１１、経路探索部１２、次レベル探索開始リンク識別付加部１３、リンク取得部１４を備えている。
・リスト作成部
リスト作成部１１において、矩形化部１１ａは、レベル２のメッシュを矩形に分割し、矩形領域内のリンク数が設定数LA(たとえば１００本)以下となるようにする。図７は矩形分割処理の説明図である。地図はカバーするエリアの広さからレベル４のメッシュ，レベル３のメッシュ、レベル２のメッシュ、レベル１のメッシュと階層化されている。レベル４のメッシュに相当する領域Ｒ４は、複数(図では４つ)のレベル３メッシュの領域Ｒ３で構成され、同様に、レベル３のメッシュに相当する領域Ｒ３は、４つのレベル２メッシュの領域Ｒ２で構成され、レベル２のメッシュに相当する領域Ｒ２は、４つのレベル１メッシュの領域Ｒ１で構成されている。矩形化部１１ａはレベル２のメッシュに相当する領域Ｒ２を所属リンク数がLA以下となるように基本矩形に分割する。なお、矩形を跨ぐリンクは所属リンクとする。
リンクセット作成部１１ｂは、矩形毎に該矩形より脱出するリンクのセット（順方向の探索開始リンクセット）を作成するとともに、矩形毎に該矩形に進入するリンクのセット(進入方向の探索開始リンクセット)を作成する。図８はリンクセット作成部１１ｂの動作説明図であり、まず、図８（Ａ）に示すように矩形を跨ぐ境界リンクを抽出する。矩形を跨ぐリンクとは、リンク始点、終点の内どちらか片方が矩形内、あるいは矩形境界上に存在するリンクを意味し、両方が矩形内に存在しないリンクＬ１は矩形を跨ぐリンクとは言わない。ついで、所定の矩形について上記抽出したリンクを全て探索開始リンクセットとする。この探索開始リンクセットは、図８(Ｂ)に示すように脱出方向(順方向)の経理探索に使用する場合には、脱出方向の探索開始リンクセットとなり、図８（Ｃ）に示すように進入方向(逆方向)の経理探索に使用する場合には、逆方向の探索開始リンクセットとなる。
【００１６】
・経路探索部
経路探索部１２において、探索開始リンクセット選択部１２ａは、図９に示すように、所定の矩形の順方向の探索開始リンクセットを選択し、経路探索処理部１２ｂは該順方向の探索開始リンクセットを構成する全リンクから順方向にダイクストラ法により探索枝を延ばせなくなるまで経路探索を行う。ついで、経路探索結果を利用して、該探索開始リンクセットから全矩形の全脱出リンクまでの経路を求めて出力する。以後、矩形を切り替え、新たな矩形の順方向の探索開始リンクセットについて上記経路探索処理を行い、同様に全矩形の順方向の探索開始リンクセットについて経路探索処理を行う。順方向の全探索開始リンクセットについて経路探索処理が終了すれば、全矩形の逆方向の探索開始リンクセットについて同様の経路探索処理を行う。
【００１７】
・ダイクストラ法
図１０はコストを距離とした場合の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る。各交差点間の距離は既知で、Ｐsは出発点(自車位置)、Ｐdは目的地である。ダイクストラ法では、出発地Ｐs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次の交差点（出発点）及び出発点からの距離を記憶する。ついで、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次交差点を経由する出発点からの距離を求めて記憶する。例えば、１次交差点Ａ1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Ａ1を経由する出発点からの距離d11
Ｂ12：１次交差点Ａ1を経由する出発点からの距離d12
Ｂ13：１次交差点Ａ1を経由する出発点からの距離d13・・・・(a)
を記憶する。又、1次交差点Ａ2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Ａ2を経由する出発点からの距離d21 ・・・・（b）
Ｂ22：１次交差点Ａ2を経由する出発点からの距離d22
Ｂ23：１次交差点Ａ2を経由する出発点からの距離d23
を記憶し、他の１次交差点Ａ3，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。
ところで、交差点Ｂ13とＢ21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、出発点からの距離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。たとえば、d13＞ｄ21であれば、交差点Ｂ13（＝Ｂ21)のデータとして(b)のデータが最終的に記憶される。
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次交差点を経由する出発点か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+1)次交差点を求め、各第(i+1)次交差点に対応させて第ｉ次交差点を経由する出発点からの累計距離を求めて記憶してゆけば、最終的に目的点Ｐｄに到達する。以上はノードに着目してダイクストラ法を説明したがリンクに着目して説明することもできる。
【００１８】
図１１はダイクストラ法を用いた経路探索処理のフローであり、距離をコストとする場合である。
所定の出発リンクの検索次数nを１にし（１→ｎ、ステップ１０１）、第ｎ次リンクに接続するリンクが存在するか調べる（ステップ１０２）。１次リンクは出発点Ｐsに接続するリンクである。第次ｎリンクLnに接続するリンク(隣接リンクという)が存在すれば、出発点Ｐsから第ｎ次リンクLnを経由して隣接リンクLajの終端までの累計距離Ｄを計算する（ステップ１０３）。
出発点から第ｎ次リンクの終点までの距離ｄnは後述するように、該第ｎ次リンクに対応させて記憶部に記憶してあり、また隣接リンクLajの距離dajはリンクレコードに記憶してあるから、次式
ｄn＋ｄaj→Ｄ
により出発点Ｐsから隣接リンクLajの終点までの累計距離Ｄが求まる。
ついで、隣接リンクLajの検索次数が(n+1)かチェックし（ステップ１０４）、(n+1)でなければ、隣接リンクLajに対応させて、以下のデータ
(1) 現在着目している第ｎ次リンクのシ−ケンシャル番号、
(2) 出発点から当該隣接リンクLajの終点までの累計距離Ｄ、
(3) 当該隣接リンクLaj の検索次数として(n+1)、
(4) メッシュ３番号
(5) リンクLajのリンク番号
(6) リンクLajを探索するまでに延ばしたリンク数(探索枝数)
を記憶部に記憶し（ステップ１０５）、以後、ステップ１０２に戻り、着目している第ｎ次リンクに接続するリンクが、なお残存するか調べて以降の処理を繰り返す。なお、探索枝数は必ずしも経路探索上必要ではないが、本発明のレベル格上げ処理に必要になる。
一方、ステップ１０４において、隣接リンクの次数が(n+1)の場合には、換言すれば、該隣接リンクが別の第ｎ次リンクに隣接するリンクとして参照されていれば（ステップ１０５で既に上記(1)〜(6) のデータが記憶されていれば）、該隣接リンクに対応して記憶してある出発点からの距離D′とステップ１０３で求めた距離Dの大小を比較する（ステップ１０６）。D＜D′であれば、当該隣接リンクLajに対応して記憶部に記憶してある、第ｎ次リンクのシ−ケンシャル番号を現在着目している第ｎ次リンクのシ−ケンシャル番号で置き換えると共に、累計距離Ｄ′をＤで書き替え（Ｄ→Ｄ′，ステップ１０７）、以後、ステップ１０２に戻り、着目している第ｎ次リンクに接続するリンクが、なお残存するか調べて以降の処理を繰り返す。又、D≧D′の場合には、当該隣接リンクに対応して記憶部に記憶してある内容を変更せずステップ１０２に戻る。
【００１９】
ステップ１０２において、着目している第ｎ次リンクに接続するリンクが存在しなくなれば、別の第ｎ次リンクが存在するか調べ（ステップ１０８）、存在すれば、該別の第ｎ次リンクを新たに第ｎ次リンクとして（ステップ１０９）、ステップ１０２以降の処理を繰り返す。ステップ１０８において、別の第ｎ次リンクが存在しなければ、目的入リンクに到達したかチェックし(ステップ１１０)、到達していなければ検索次数を１つ歩進し（ｎ＋１→ｎ，ステップ１１１）、ステップ１０２以降の処理を繰り返す。しかし、目的リンクに到達していれば、探索処理を終了する。以上では、距離をコストとみなした場合であるが、コストが距離以外の要素をも含む場合には距離の代わりにコストＣを用いることができる。
以上により、探索処理が完了後、
(1)目的リンク（M次のリンクとする）→(2)該目的リンクに対応させて記憶してある（M−１）次のリンク→(3)該（M−１）次のリンクに対応させて記憶してある（M−２）次のリンク→・・・→(4)2次のリンクに対応させて記憶してある１次リンク
と順次接続することにより、１次リンクである出発リンクから目的リンクに到るコスト(距離)最小の経路をもとめることができる。
なお、図６の経路探索処理部１２ｂの経路探索処理では、上記のダイクストラ法により探索枝を延ばせなくなるまで経路探索を行う。このため、図１１のステップ１１０の処理の代わりに探索枝を延ばせるか判別する。探索枝を延ばせれば検索次数を１つ歩進し（ｎ＋１→ｎ，ステップ１１１）、ステップ１０２以降の処理を繰り返す。しかし、探索枝を延ばせず、探索が不可能になれば、全矩形の全脱出リンク(全進入リンク)のそれぞれのリンクより逆方向に探索開始リンクセットまでたどって、該探索開始リンクセットから該リンクまでの経路を求める。
【００２０】
(c)リンク取得部
リンク取得部１４は、探索された経路毎に、該経路を構成するリンクであって、該経路の開始リンクから所定リンク数N以内で、かつ、探索するまでに要した探索枝数が設定枝数LB以上のリンクをレベル３のリンクとして取得し、該取得したリンクのうち、探索開始リンクに最も近いリンクを該レベル３の経路探索開始リンクとして特定する。なお、所定リンク数Nは例えば、経路構成リンク数の2/5であり、LBは1000である。
図１２は経路取得処理説明図であり、矩形RTの順方向の探索開始リンクセット(矩形内の太リンクで構成されている)から所定の脱出リンクLLTまでの経路GPが求まると、リンク取得部１４は該経路GPを構成するリンクであって、経路開始リンクLstから所定リンク数8(=20×２/5)以内で、かつ、探索するまでに要した探索枝数が設定枝数1000以上のリンクL1,L2,L3をレベル３のリンクとして取得し、該取得したリンクのうち、経路開始リンクLstに最も近いリンクL1を該レベル３の経路探索開始リンクとして特定する。なお、図１２の経路構成リンクに付した数は探索枝数である。矩形RTの順方向の探索開始リンクセットから全ての脱出リンクLLTまでの経路を求めてレベル3リンク情報及びレベル３の経路探索開始リンクを求める。なお、1つの矩形の順方向の探索開始リンクセットに関して得られた全てのレベル３探索開始リンクの集合はレベル3の順方向の経路探索開始リンクセットになる。
同様にして、全矩形RTの順方向の探索開始リンクセットについてレベル3リンク情報とレベル3の順方向の探索開始リンクセットを求めて出力する。又、全矩形の逆方向の探索開始リンクセットについても同様の処理を行う。これにより、リンク取得部１４は第２の上位レベルリンク決定部３にレベル3のリンク情報と、矩形毎のレベル3の順方向及び逆方向の経路探索開始リンクセットを入力できる。
次レベル探索開始リンク識別付加部１３は、レベル2のリンク情報に、リンクがレベル３の経路探索開始リンクであるか否かを示す情報を付加して(図２(A)参照)経路探索用地図データ編集部５に入力する。
【００２１】
(d)レベル格上げ処理１
図１３及び図１４は第１の上位レベルリンク決定部２によるレベル格上げ処理１の処理フローである。
レベル２リンク情報が入力すると、第１の上位レベルリンク決定部２はレベル２のメッシュを基本矩形に分割し、該基本矩形に所属するリンク数をLA本以下にする(ステップ２０１)。ついで、上位レベルリンク決定部２は、矩形毎に、該矩形から脱出するリンクの集合であるリンクセットおよび該矩形に進入するリンクの集合であるリンクセットをそれぞれ順方向探索開始リンク及び逆方向探索開始リンクとして、それらのリストを作成する(ステップ２０２)。
リストの作成が終了すれば、第１の上位レベルリンク決定部２は、所定矩形の順方向の探索開始リンクセットを選択し、該探索開始リンクセットから順方向にダイクストラ法により経路探索処理を探索枝が延ばせなくなるまで実行する(ステップ２０３、２０４)。探索枝が延ばせなくなれば、探索処理結果を用いて、所定の脱出リンクLLTを目的リンクとして選択し、該目的リンクまでの経路GPを求める(ステップ２０５)。
【００２２】
ついで、第１の上位レベルリンク決定部２は、求めた経路の経路開始リンクから所定リンク数(経路構成リンク数の2/5)以内で、かつ、探索するまでに要した探索枝数が設定枝数1000以上のリンクをレベル３のリンクとして取得し、該取得したリンクのうち、経路開始リンクLstに最も近いリンクを該レベル３の経路探索開始リンクとして保存する(ステップ２０６)。しかる後、全矩形の全脱出リンクについてステップ２０５〜２０６の処理を終了したかチェックし(ステップ２０７)、終了してなければ別の脱出リンクを目的リンクとして選択し(ステップ２０８)、ステップ２０５以降の処理を繰り返す。
ステップ２０７において、全脱出リンクについてステップ２０５〜２０６の処理を終了すれば、1つの矩形の順方向の探索開始リンクセットについて求めた全経路探索開始リンクをレベル３の順方向の経路探索開始リンクセットとして保存する(ステップ２０９)。図１５はレベル３の順方向の経路探索開始リンクセットの説明図であり、レベル２の基本矩形RTの順方向の探索開始リンクセット501からレベル格上げ処理１により求めたレベル３の順方向の探索開始リンクセット502を示している。
ついで、全基本矩形について上記ステップ２０３以降の処理が終了したかチェックし(ステップ２１０)、終了してなければ基本矩形を別の基本矩形に代えて(ステップ２１１)、ステップ２０３以降の処理を繰り返す。
【００２３】
一方、全基本矩形の順方向の探索開始リンクセットについて上記ステップ２０３以降の処理が終了すれば、逆方向の探索開始リンクセットについて上記ステップ２０３以降と同様の処理を行う。すなわち、第1の上位レベルリンク決定部２は、所定の矩形の逆方向の探索開始リンクセットを選択し、該逆方向の探索開始リンクセットから逆方向にダイクストラ法により経路探索処理を探索枝が延ばせなくなるまで実行する(ステップ２２１、２２２)。探索枝が延ばせなくなれば、探索処理結果を用いて、所定の進入リンクLLTを目的リンクとして選択し、該目的リンクまでの経路GPを求める(ステップ２２３)。
ついで、第１の上位レベルリンク決定部２は、求めた経路の経路開始リンクから所定リンク数(経路構成リンク数の2/5)以内で、かつ、探索するまでに要した探索枝数が設定枝数1000以上のリンクをレベル３のリンクとして取得し、該取得したリンクのうち、経路開始リンクLstに最も近いリンクを該レベル３の経路探索開始リンクとして保存する(ステップ２２４)。しかる後、全矩形の全進入リンクについてステップ２２３〜２２４の処理を終了したかチェックし(ステップ２２５)、終了してなければ別の進入リンクを目的リンクとして選択し(ステップ２２６)、ステップ２２３以降の処理を繰り返す。
【００２４】
ステップ２２５において、全進入リンクについてステップ２２３〜２２４の処理を終了すれば、第１の上位レベルリンク決定部２は、１つの矩形の逆方向の探索開始リンクセットについて求めた全経路探索開始リンクをレベル３の逆方向の経路探索開始リンクセットとして保存する(ステップ２２７)。図１６はレベル３の逆方向の経路探索開始リンクセットの説明図であり、レベル２の基本矩形RTの逆方向の探索開始リンクセット５０３からレベル格上げ処理１により求めたレベル３の逆方向の探索開始リンクセット５０４を示している。
ついで、第１の上位レベルリンク決定部２は、全基本矩形について上記ステップ２２１以降の処理が終了したかチェックし(ステップ２２８)、終了してなければ基本矩形を別の基本矩形に変更し(ステップ２２９)、ステップ２２１以降の処理を繰り返す。
全基本矩形の逆方向の探索開始リンクセットについて上記ステップ２２１以降の処理が終了すれば、上位レベルリンク決定部２は、レベル２のリンク情報に、リンクがレベル３の経路探索開始リンクであるか否かを示す情報(図２(A)参照)を付加して経路探索用地図データ編集部５に入力する(ステップ２３０)。また、上位レベルリンク決定部２は、レベル３のリンク情報とレベル３の順方向および逆方向の経路探索開始リンクセット(図１５、図１６参照)を第２の上位レベルリンク決定部３に入力する(ステップ２３１)。
レベル格上げ処理１によれば、図１７の円A内のリンクL1〜L3が順方向探索によりレベル格上げリンクとなり、円B内のリンクL4〜L7が逆方向探索でレベル格上げリンクとなる。なお、理想的には領域C内のリンクを格上げすべきであるが、他の経路の格上げ処理で格上げされるから問題はない。
【００２５】
（e）第２の上位レベルリンク決定部
図１８は第２の上位レベルリンク決定部３のブロック図であり、レベル３の順方向および逆方向の経路探索開始リンクセット(図１５、図１６参照)から所定のリンクまでの経路を探索する経路探索部２１、次レベルのリンクを抽出するリンク取得部２２、経路始点リンクと終点リンクの直線距離を算出する距離算出部２３、抽出したリンクが所属するレベルを決定するリンクレベル決定部２４、次レベル経路探索開始リンクの識別フラグ付加部２５を備えている。
経路探索部２１はレベル３のリンク情報を用いて、レベル３の順方向の経路探索開始リンクセットから順方向に探索枝を延ばせなくなるまで経路探索を行う。ついで、経路探索結果を利用して、該経路探索開始リンクセットからレベル３の全経路探索開始リンクまでの経路を求めて出力する。以後、経路探索開始リンクセットを切り替え、順方向の探索開始リンクセットについて上記経路探索処理を行い、同様に順方向の全経路探索開始リンクセットについて経路探索処理を行う。順方向の全経路探索開始リンクセットについて経路探索処理が終了すれば、逆方向の全探索開始リンクセットについて同様の経路探索処理を行う。
リンク取得部２２は、探索された経路毎に、該経路を構成するリンクであって、経路開始リンクから所定リンク数M以内で、かつ、探索するまでに要した探索枝数が設定枝数LC以上のリンクを次レベルのリンクとして取得し、該取得したリンクのうち、経路開始リンクに最も近いリンクを該次レベルの経路探索開始リンクとして特定する。なお、所定リンク数Mは例えば、経路構成リンク数の2/5であり、LCは2500である。
【００２６】
図１９は経路取得処理説明図であり、順方向の探索開始リンクセット(円内の太リンクで構成されている)から所定の経路探索リンクLLTまでの経路GPが求まると、リンク取得部２２は該経路GPを構成するリンクであって、経路開始リンクLstから所定リンク数M=8(=20×２/5)以内で、かつ、探索するまでに要した探索枝数が設定枝数2500以上のリンクL1,L2,L3を次レベルのリンクとして取得し、該取得したリンクのうち、経路開始リンクLstに最も近いリンクL1を該次レベルの経路探索開始リンクとして特定する。なお、図１９の経路構成リンクに付した数は探索枝数である。
リンクレベル決定部２４は、リンク取得部２２により取得されたリンクが所属する次レベルを決定するものであり、距離算出部２３により算出された経路始点リンクLSTと終点リンクLT間の直線距離LODが図３のいずれの距離範囲に存在するかにより次レベル(レベル４〜レベル８)を決定し、該レベルのリンク情報を出力する。なお、レベル４は直線距離LODの範囲が0km〜50km、レベル５は50km〜100km、レベル６は100km〜200km、レベル７は200km〜350km、レベル８は350km以上である。
次レベル経路探索開始リンクの識別フラグ付加部２５は、レベル３のリンク情報に、リンクが次レベルの経路探索開始リンクであるか否かを示す識別データ((次レベル探索開始フラグ)及び該次レベルがレベル４〜レベル８のいずれであるかを示すデータ(図２(C)参照)を付加して経路探索用地図データ編集部５に入力する。
【００２７】
(ｆ)レベル格上げ処理２
図２０及び図２１は第２の上位レベルリンク決定部３によるレベル格上げ処理２の処理フローである。
レベル３リンク情報およびレベル３の順方向及び逆方向の経路探索開始リンクセットが入力されると、第２の上位レベルリンク決定部３は、順方向の所定の経路探索開始リンクセットを選択し(ステップ３０１)、該探索開始リンクセットから順方向にダイクストラ法により経路探索処理を探索枝が延ばせなくなるまで実行する(ステップ３０２，３０３)。探索枝が延ばせなくなれば、レベル３の所定の探索開始リンクLLTを目的リンクとして選択し、探索処理結果を用いて、探索開始リンクセットから該目的リンクまでの経路GPを求める(ステップ３０４)。
ついで、第２の上位レベルリンク決定部３は、求めた経路の開始リンクから所定リンク数M(経路構成リンク数の2/5)以内で、かつ、探索するまでに要した探索枝数が設定枝数2500以上のリンクを次レベルのリンクとして取得し、該取得したリンクのうち、経路開始リンクLstに最も近いリンクを次レベルの経路探索開始リンクとして保存する(ステップ３０５)。しかる後、経路始点リンクと終点リンク間の直線距離LODを計算し(ステップ３０６)、該直線距離に基づいてステップ３０５における次レベルがレベル４〜レベル８のいずれであるかを決定する(ステップ３０７)。
ついで、レベル３の全探索開始リンクについてステップ３０４〜３０７の処理を終了したかチェックし(ステップ３０８)、終了してなければ別のレベル３の探索開始リンクを目的リンクとして選択し(ステップ３０９)、ステップ３０４以降の処理を繰り返す。
【００２８】
ステップ３０８において、レベル３の全探索開始リンクについてステップ３０４〜３０７の処理を終了すれば、順方向の全探索開始リンクセットについて上記ステップ３０２以降の処理が終了したかチェックし(ステップ３１０)、終了してなければ別の順方向の探索開始リンクセットに切り替え(ステップ３１１)、ステップ３０２以降の処理を繰り返す。
一方、順方向の全探索開始リンクセットについて上記ステップ３０２以降の処理が終了すれば、逆方向の探索開始リンクセットについて上記ステップ３０１以降と同様の処理を行う。すなわち、第２の上位レベルリンク決定部３は、逆方向の所定の経路探索開始リンクセットを選択し(ステップ３２１)、該探索開始リンクセットから逆方向にダイクストラ法により経路探索処理を探索枝が延ばせなくなるまで実行する(ステップ３２２，３２３)。探索枝が延ばせなくなれば、レベル３の所定の探索開始リンクLLTを目的リンクとして選択し、探索処理結果を用いて、探索開始リンクセットから該目的リンクまでの経路GPを求める(ステップ３２４)。
ついで、第２の上位レベルリンク決定部３は、求めた経路の開始リンクから所定リンク数M(経路構成リンク数の2/5)以内で、かつ、探索するまでに要した探索枝数が設定枝数2500以上のリンクを次レベルのリンクとして取得し、該取得したリンクのうち、経路開始リンクLstに最も近いリンクを次レベルの経路探索開始リンクとして保存する(ステップ３２５)。しかる後、経路始点リンクと終点リンク間の直線距離LODを計算し(ステップ３２６)、該直線距離に基づいてステップ３２５における次レベルがレベル４〜レベル８のいずれであるかを決定する(ステップ３２７)。
ついで、レベル３の全探索開始リンクについてステップ３２４〜３２７の処理を終了したかチェックし(ステップ３２８)、終了してなければ別のレベル３の探索開始リンクを目的リンクとして選択し(ステップ３２９)、ステップ３２４以降の処理を繰り返す。
【００２９】
ステップ３２８において、レベル３の全探索開始リンクについてステップ３２４〜３２７の処理を終了すれば、逆方向の全探索開始リンクセットについて上記ステップ３２２以降の処理が終了したかチェックし(ステップ３３０)、終了してなければ別の逆方向の探索開始リンクセットに切り替え(ステップ３３１)、ステップ３２２以降の処理を繰り返す。
一方、逆方向の全探索開始リンクセットについて上記処理が終了すれば、第２の上位レベルリンク決定部３は、レベル３のリンク情報に、リンクが次レベルの経路探索開始リンクであるか否か及び該次レベルがレベル４〜８のいずれであるかを示す情報 (図２(C)参照) を付加して経路探索用地図データ編集部５に入力する(ステップ３３２)。また、第２の上位レベルリンク決定部３は、レベル４〜レベル８のリンク情報を経路探索用地図データ編集部５に入力する(ステップ３３３)。
【００３０】
(Ｂ)ナビゲーション装置
・構成
図２２は本発明のナビゲーション装置の構成図である。
地図記録媒体(CD-ROM、DVDなど）５１には図１の地図作成装置が作成した地図データが記録されており、必要に応じて読み取られるようになっている。操作部５２はナビゲーション制御装置５０を操作するものでリモコン、操作用のハードキーなどを有している。GPS受信機５３はGPS衛星から送られてくるGPS信号を受信し、車両の絶対的現在位置(GPS位置)や進行方向を算出し、自立航法センサー部５４は、所定時間毎に進行方向変化および走行距離を検出してナビゲーション制御装置５０に入力する。
タッチパネル式ディスプレイ装置５５はナビゲーション制御装置５０からの指示に従って車両周辺地図、誘導経路、メニュー、車両位置マーク等を表示する。また、タッチパネル式ディスプレイ装置５５は、スクリーンに表示したソフトキーが押下されたとき所定のコマンドをナビゲーション制御装置５０に入力するようになっている。
ナビゲーション制御装置５０において、位置推定制御部６０はGPS受信機５３及び自立航法センサー部５４からの信号に基づいて車両位置を推定してナビゲーション制御部６２に入力する。地図バッファ６１は地図記録媒体から読み取った地図データを保存する。ナビゲーション制御部６２は、図示しないが、入力される各種情報、コマンドに基づいて、車両位置周辺の地図データを地図バッファ２１に読み出す地図読み出し制御部、誘導経路探索制御及び経路誘導制御を実行する誘導経路制御部、各種操作画面、車両マークの発生制御を実行する操作画面発生制御部などを有している。
地図描画部６３は地図バッファ６１に読み出された地図データを用いて地図画像を生成してVRAM ６４に書込み、画像読み出し部６５は制御部２２からの指示に従ってVRAM ６４から所定の画像部分を切り取って画像合成部６６に入力する。
誘導経路メモリ６７は、制御部６２の誘導経路制御部により探索された目的地までの誘導経路情報、すなわち、誘導経路を構成する全リンクデータを出発地から目的地まで記録する。誘導経路描画部６８は誘導経路情報を用いて誘導経路画像を発生して画像合成部６６に入力し、描画地図上に強調表示する。操作画面発生部６９は各種メニュー画面(操作画面)を生成して画像合成部６６に入力し、マーク発生部７０は車両位置マークやカーソル等の各種マークを生成して画像合成部６６に入力する。画像合成部６６は、VRAM ６４から読み出した地図画像に各種マークや誘導経路画像を重ね合わせてスクリーン全体に表示する。
【００３１】
・誘導経路探索
図２３は出発地と目的地が特定された際の本発明の誘導経路探索処理フローである。
レベル１，２の道路リンク情報と、該レベル２の道路リンク情報を用いてレベル格上げ処理１を行って得られたレベル３のリンク情報と、該レベル３のリンク情報を用いてレベル格上げ処理２を行って得られた複数のレベル４〜レベル８に属するリンク情報とを有する階層化構造の誘導経路探索用地図データを地図記録媒体に記録してナビゲーション装置に装着する(ステップ４０１)。かかる状態において、目的地が作部５２あるいはタッチパネルより設定されると(ステップ４０２)、ナビゲーション制御部６２は出発地と目的地間の直線距離LODを算出し(ステップ４０３)、該直線距離LODに基づいて経路探索に用いるリンクが属する上位レベルを決定する(ステップ４０４)。
ついで、ナビゲーション制御部６２はレベル２のリンク情報を用いて出発地及び目的地の双方から経路探索処理を行い、探索枝数が1400本(=LA+LB+α)になるまで広げる(ステップ４０５)。LA,LBは地図作成時に使用したパラメータでありLA=100,LB=1000であり、αは確実に次レベル探索開始点を取得するための保障値であり300である。
探索枝数が1400本になれば、出発地側及び目的地側から広げた探索枝が重複しているか調べ(ステップ４０６)、重複していれば、すなわち、出発地と目的地間が近い場合には、レベル3のリンク情報のみを用いて経路探索を行う(ステップ４０７)。
重複してなければ、出発地及び目的地側において1400本の探索枝(リンク)の中からレベル３の経路探索開始リンクを抽出する(ステップ４０８)。
【００３２】
ついで、出発地側で探索された所定の探索開始リンクをレベル３の始点リンク、目的地側で探索された所定の探索開始リンクをレベル３の終点リンクとし、それぞれから経路探索処理を行い、探索枝数が2500本(=LC+β)になるまで広げる(ステップ４０９)。LCは地図作成時に使用したパラメータであり、例えばLC=2200であり、βは確実に次レベル探索開始点を取得するための保障値であり300である。
探索枝数が2500本になれば、出発地及び目的地側において2500本の探索枝(リンク)の中からステップ４０４で決定した上位レベル(レベル５とする)の経路探索開始リンクを抽出する(ステップ４１０)。
しかる後、出発側で探索された所定の探索開始リンクをレベル５の始点リンク、目的地側で探索された所定の探索開始リンクをレベル５の終点リンクとし、それぞれから経路探索処理を行って経路を求める(ステップ４１１)。
以後、出発地側で探索された別の探索開始リンクをレベル３の始点リンク、目的地側で探索された別の探索開始リンクをレベル３の終点リンクとして上記ステップ４０９〜４１１以降の処理を繰り返して経路を探索し、コスト最小の経路を選択して出力する(ステップ４１２)。
【００３３】
（C）性能の比較
図２４は本発明（低差分高速探索型）と従来技術１（専用ネットワーク型）と従来技術２(通常階層型)の性能比較図である。
(1)探索時間について
従来技術1の専用ネットワーク型は、接続探索時に不必要なリンクに探索枝がのびない仕組みを持つ為、最も探索時間が短くなる。
従来技術２の通常階層型探索では、上層移行探索（上層レベルへ移行する探索）において、探索技を広範囲に広げなければならない為、探索時間が長くかかってしまう。
本発明の低差分高速探索型では、上層移行探索は一定数探索枝をのばせば最適解が得られるネットワークになっているので、通常階層型探索型の様に最悪ケースに合わせて探索枝を広範囲に広げた場合に比べて短時間で済む。
(2)探索データ量について
従来技術1の専用ネットワーク型は、メッシュからメッシュへの専用ネットワークを持つ為、数が膨大（5000枚程度）となり、探索データ量が1．９５Ｇ(ギガ)と大きくなる。本発明の低差分高速探索型では探索データ量が０．５３Ｇとなり、従来技術1の1/4になっている。
【００３４】
(3)差分量について
実際に２本の路線追加した場合のデータを作成し、差分を取った結果、従来技術１の専用ネットワーク型の探索データの差分データ量に比べて、本発明の低差分高速探索型では1000分の1以下になり、携帯などでデータ受信可能なレベルになっている。
(4)静的経路探索の品位について
従来技術2の階層化構造の探索においては、道路種別などの属性情報を元にレベル分けされているだけなので、最下層のレベル（誘導対象道路が全て格納されているレベル）で探索した場合の経路に比べて、経路品位が悪い。
(5) 動的経路探索の品位について
従来技術1の専用ネットワーク型では、自車位置付近、目的地付近のネットワークは、ある程度密にリンクが存在しているが、自車位置と目的から15ｋｍ以上はなれた範囲では、静的探索で使用するリンクしか格納されていない為、ほとんどの場合迂回出来ない。通常のVICSでは自車位置付近の情報しか来ないので、ほぼ問題は無いが、インターナビVICS等で通常VICSより広範囲の渋滞情報等を取得する場合に最適な経路が出ないという問題がある。
従来技術1の通常階層型はどの範囲でもネットワーク密度はあるが、そもそも静的探索で必要なリンクを十分に格納していないので品位は悪い。
本発明の低差分高速探索型では、どの範囲でも一定レベルのネットワーク密度があるので、自車位置、目的地の中間付近でも迂回可能なリンクが存在している。
【００３５】
以上、本発明によれば、高速で経路探索ができ、しかも経路品質を良好にすることができる。また、本発明によれば、新地図と旧地図の差分データを作成して地図データの更新を行う場合、該差分データのサイズを減少し、地図更新時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の地図作成装置の構成図である。
【図２】リンク情報(リンクレコード)説明図である。
【図３】レベル４〜レベル８と直線距離LODの範囲の対応図である。
【図４】直線距離LODと該直線距離に応じたレベルに含まれるリンク本数の対応図である。
【図５】階層化された経路探索用地図データの説明図である。
【図６】第１上位レベルリンク決定部のブロック図である。
【図７】矩形分割処理の説明図である。
【図８】リスト作成部の動作説明図である。
【図９】基本矩形と探索開始リンクセットの説明図である。
【図１０】コストを距離とした場合のダイクストラ法の概略説明図である。
【図１１】ダイクストラ法を用いた経路探索処理のフローである。
【図１２】経路取得処理説明図である。
【図１３】第１の上位レベルリンク決定部によるレベル格上げ処理１の処理フロー(その１)である。
【図１４】第１の上位レベルリンク決定部によるレベル格上げ処理１の処理フロー(その２)である。
【図１５】順方向の経路探索開始リンクセットの説明図である。
【図１６】逆方向の経路探索開始リンクセットの説明図である。
【図１７】レベル格上げ処理１によるレベル格上げリンク説明図である。
【図１８】第２の上位レベルリンク決定部のブロック図である。
【図１９】レベル格上げ処理２による経路取得処理説明図である。
【図２０】レベル格上げ処理２の処理フロー(その１)である。
【図２１】レベル格上げ処理２の処理フロー（その２）である。
【図２２】本発明のナビゲーション装置の構成図である。
【図２３】出発地と目的地が特定された際の本発明の誘導経路探索処理フローである。
【図２４】本発明（低差分高速探索型）と従来技術１（専用ネットワーク型）と従来技術２(通常階層型)の性能比較図である。
【図２５】第１従来技術説明図である。
【図２６】第２従来技術説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  リンク情報入力部
２  第１の上位レベルリンク決定部
３  第２の上位レベルリンク決定部
４  上位レベル−距離範囲設定部
５  経路探索用地図データ編集部
【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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【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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