专利名称：导航装置及程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及维持路径的质量的同时、缩短路径搜索时间的导航装置及 程序。
背景技术：
在利用导航装置进行路径搜索时，根据高速公路、收费公路、国道、 主要地方道路、省级道路、窄街道等的il^类别、和左右转弯禁止、单向 通行等的交通管制的有无、膝艮长、道路的宽度、车道数等，分别对# 或路段间(节点)设定各种成本。而且，搜索从本车辆位置到目的地的最 佳路径时，沿着地图数据中存储的路径从出发地侧及目的地侧开始对路径 进行搜索，对从出发地侧的搜索和从目的地侧的搜索的重叠部分，将从出 发地侧累积的成本和从目的地侧累积的成4^目加，设定成本加法计算值最
小的路径为最佳引导5M圣。
为了缩短这样的路径搜索的所需时间，使用具有分层构造的地图数据 的按分层搜索方法已公知(专利文献l)。具有分层构造的地图数据，下位 分层是具有全部的道5^lt据的详细地图数据；上位的分层，基本由只具有 主要道#据的广域的地图数据构成。按分层搜索方法是，对于出发地和 目的地周边，利用详细的地图数据计算成本，在路径的中间地域，用更粗 的地图数据概略地进行计算，合并两者的结果并作为引导,进行输出的 方法。通过这样的按分层搜索方法，当出发地和目的地之间为i^巨离时， 可使用粗的地图数据对中间路径进行路径搜索，所以与用详细的地图数据 搜索全部路径的情形相比，能够缩短整体路径搜索所需的时间。
还有如下的方法，当在进行了路径搜索的下位分层的地图数据中确定 了最短成M径的情况下，在那一时刻结束路径搜索，不对成为路径搜索 对象的上位分层的地图数据进行路径搜索，用更短时间得到最佳路径(专 利文献2)。例如，在图10的(a)中，在具有详细的地图数据的分层l中， 分别对i前地(出发地)侧、目的地侧的规定区域内进行搜索，若在出发 地侧区域中搜索到搜索成本最小的边界节点SN11,在目的地侧区域中搜索到搜索成本最小的边界节点DNll，则转移到与这些边界节点对应的分层2 的节点SN21、 DN21,在分层2中进行路径搜索。若在分层2的重叠部分， 从出发地侧开始的路径和从目的地侧开始的路径相连接，则以此路径Pl 为最佳絲。日本特开平11 - 257987号7>才艮
然而，在上述以往的路径搜索方法中，在组合被分层的地图数据和路 径搜索算法时，缩短游4圣搜索的所需时间的算法，对于路径搜索得到的路 径P1的质量，也不保障其为最佳路径。例如，在图10的(b)中，在分 层1中，存在规定区域的边界到达成本不是最小的出发地侧边界节点 SN12、目的地侧边界节点DN12,在以对应这些边界节点的分层2中的节 点SN22、 DN22为起点的搜索中，分层2的出发地侧、目的地侧的规定区 域中的边界到达成本最小的节点SN23、 DN23被搜索到，在以对应节点 SN23、 DN23的分层3的节点SN31、 DN31为起点的搜索中，路径P2被 搜索到，存在路径P2的搜索成本比路径P1的搜索成本小的可能性。如果 路径P2的搜索成本小，比起路径P1，针对质量，其为最佳路径。也就是 说，使用具有分层构造的地图数据，对于仅仅尽可能i2Jl发现连接出发地 和目的地的缚4圣来说，例如存在包含弯弯曲曲的山道等的游4圣被搜索到的 可能性，未必能搜索到最小搜索成本的路径、即用最短时间搜索出质量最 佳的路径。本来，路径搜索的所需时间长短和路径的质量存在反比例的关 系，所以迅速且高质量的,搜索是非常困难的。
发明内容
本发明正是要解决上述问题，其目的在于，维持路径搜索得到的路径 质量的同时，缩短路径搜索的所需时间。
本发明其特征在于，在进行从出发地到目的地的路径搜索的导航装置 中，具备信息存储单元，其保存了分层构造的地图数据；路径搜索单元， 其从上述信息存储单元读出分层构造的地图数据，对出发地侧、目的地侧 各个规定区域内进行5M圣搜索，在搜索区域重叠的范围内，取得最短成本 路径；控制单元，其控制路径搜索单元的搜索，上述控制单元，当搜索到 上位分层且取得的最短成本路径的成本比已取得的最短成本路径的成本小时，更新最短成本路径的成本。
另外，本发明其特征在于，具有信息存储单元，其存储了有关道路 的信息；路径搜索单元，其根据在上述信息存储单元中存储的道路信息， 搜索到目的地的路径；及控制单元，其判定通过上述路径搜索单元搜索到 的路径的质量，控制5M^搜索处理，上述道路信息，由详细度不同的多个 分层的数据等级构成，上*径搜索单元，利用详细数据搜索出发地、目 的地的规定区域的范围，上述控制单元，当出发地和目的地间连接了路径 时，比较用上位的分层数据等级搜索的路径和用下位分层的数据等级搜索 的路径的成本，当判断到用下位分层的数据等级搜索的路径成本比用上位 分层的数据等级搜索的路径的成本低时，结A^径搜索处理。
另外，本发明是对进行从出发地到目的地的路径搜索的导航装置进行 控制的程序，其特征在于，使计算机执行以下步骤从信息存储单元读出 分层构造的地图数据的步骤；对出发地侧、目的地侧各个规定区域内进行 路径搜索，在搜索区域重叠的范围内，取得最短成^M圣的步骤；当搜索 到上位分层且取得的最短成本路径的成本比已取得的最短成本路径的成 本小时，更新最短成M径的成本的步骤。
本发明能够维持路径搜索中得到的路径质量，同时缩短路径搜索的所 需时间。
图l是表示本实施方式涉及的导航装置的例子的方框图。
图2是说明i^M圣搜索、成本附加处理的概略的图。
图3是说明路径搜索处理的整体流程的图。
图4是说明出发地侧、目的地侧的搜索开始地点的图。
图5是表示使用了迪杰斯特拉算法的搜索处理流程的图。
图6是说明搜索分层中的节点的成本附加的图。
图7是说明路径搜索结束判定的图。
图8是表示针对上位分层的成本附加处理流程的图。
图9另j兌明针对上位分层的成本附加的图。图IO是说明使用了具有分层构造的地图数据的路径搜索的图。
图中符号说明1—输入装置；2—当前位置检测装置；3—信息存储装 置；4—中央处理装置；4a—路径搜索单元；4b—控制单元；5—信息M 装置；6—输出装置。
具体实施例方式
以下，对本发明的实施方式，进行说明。
图l是表示本实施方式涉及的导航装置的例子的方框图。其构成为， 包含输入装置1，其由输入出发地和目的地信息的键盘、鼠标、触摸面 板、操作键等构成；当前位置检测装置2，其检测有关当前位置的信息； 信息存储装置3,其存储了各分层由多个区划构成的分层构造的地图数据、 交差路口数据、缚4圣搜索必需的导航用数据、路径引导必需的显示/语音的 引导数据、还有用于进行地图显示、#搜索、语音引导等的引导的程序 (应用程序;5L/或OS)等；中央处理装置4，其具备路径搜索单元4a用以 读出分层构造的地图数据，对出发地侧、目的地侧各个规定区域内进行路 径搜索，在搜索区域重叠的范围内，取得最短成本路径，和控制单元4b 用以通过成本的比较来判定由路径搜索单元搜索到的路径的质量，控制基 于路径搜索单元的搜索处理，该中央处理装置4作为导航处理单元进行地 图显示处理、路径引导所需的显示/语音引导处理、还有系统的整体控制； 信息M装置5，其M有关车辆行驶的信息，例如道路信息、交通信息， 检测有关车辆当前位置的信息，还有M有关当前位置的信息；输出有关 路径引导的信息的显示器、扬声器等其他的输出装置6。
图2是对本实施方式的路径搜索、成本附加处理的概略进行说明的图。 这里，表示了使用4分层构造的地图数据时的处理顺序。具有分层构造的 地图数据，各分层都由规定区域(数据量越多地域越窄)的多个区划构成， 下位分层由具有全部道ML据的详细地图数据构成、越向上位的分层越由 只具有主要iti^数据的广域的地图数据构成。首先，利用分层l的详细的 地图数据，分别对出发地侧、目的地侧的规定区域进行路径搜索(步骤Sl、 S2)，如果在这两区域内搜索到的路径上有重叠，则作为最短成本路径求 得其成本(步骤S3 )。接着，取得在分层1的搜索中到达的各区域的边界 节点对应的分层2的节点(步骤S4、 S5),以这些各节点为起点进行路径 搜索，并保持各节点的到达成本(图中的星符号表示保持了成本)，如果在分层2的出发地侧、目的地侧的区域内搜索到的路径上有重叠，连接路
径的成本比分层l中取得的最短成4^M圣的成本小，则更新最短成;M^径
的成本(步骤S8)。以后，同样地，在分层3中在出发地侧、目的地侧的
区域内进行搜索，如果在两区域内搜索到的5M圣存在重叠，连接路径的成 本比下位分层取得的最短成本路径的成本小，则更新最短成本路径的成
本，转移到最上位分层4 (步骤S9 S15)。由于在最上位分层4中，路径 必然连接，所以从目的地侧进行搜索(步骤S16 ),如果在最上位分层4中
得到的路径成本比其下位分层中的最短成;^M圣的成本小，则更新最短成
M径的成本(步骤S17)。这样，通过求得最短成本的路径之前，继续各 分层中的搜索，来保持取得的路径的质量(成本)。另外，在各分层中， 当节点的到达成本比最短成4径的成本大时，对以后的节点不进行成本 附加，并且在向上位分层转移的情况下，当出发地侧和目的地侧的边界节 点中，最小到达成本的和比最短成4^径的成本大时，结^J^径搜索(详 细后述)，所以能够实现搜索时间的缩短。
图3是说明^M圣搜索处理的整体流程的图。
首先，设定出发地的搜索开始地点和目的地的搜索开始地点(步骤 S101)。这些地点，例如图4所示，设定出发地S为最近的搜索对象道路 上的节点SN1 (图4中(a))，设定目的地为最近的搜索对象道路上的节 点DN1 (图4中(b))。接着，在出发地/目的地的搜索中，将搜索分层设 为最下位层(步骤S102)，利用迪杰斯特拉(Dijkstra)算法在出发地侧、 目的地侧的一定区域内进行搜索(步骤S103、 104)。对于道路，根据高速 公路、收费公路、国道、主要地方道、省级道路、窄街道等的道路类别， 左右转弯禁止、单向通行等的交通管制的有无、漆险长、道路宽度、车道 数等，分别对各个路段或路段间(节点)设定各种成本，通过迪杰斯特拉 算法搜索从出发地到目的地的路径，将这些成^目加，求得最短成本的路 径(详细后述)。在此搜索中，判断出发地侧搜索区域和目的地侧搜索区 域是否重叠(步骤S105)，重叠时，算出搜索区域重叠的范围内的最短成 M径(步骤S106 )。
接着，判断是否已求得最短成4^径并已保存该成本(步骤S107)。 当已保存时，判断新算出的最短成^径的成本是否比已保存的最短成本 路径的成本低(步骤S108 )。当在步骤S107中未保存最短成^M圣时或在 步骤S108中新算出的最短成;^M圣的成本小时，更新最短成M径的成
8本(步骤S109)。当步骤S105中出发地侧搜索区域和目的地侧搜索区域不 重叠时，在步骤S108中新算出的最短成^径的成本比已保持的最短成 本大时，进行路径搜索结束判定(详细后述)(步骤SllO)。判断在此判定 中是否判定为路径搜索结束(步骤Slll),当没有判定为结束时，进行针 对上位分层的成本附加(详细后述)(步骤SU2)，将出发地/目的地搜索 的搜索分层设为上位分层(步骤S113)。接着，判断此上位分层是否为最 上位分层(步骤S114 )，当不是最上位分层时，返回到步骤S103，从出发 地侧开始同样地重复搜索处理，当为最上位分层时，返回到步骤S104，从 目的地侧开始同样地重复搜索处理。当在步骤Slll中判定为,搜索结束 时，判定是否已求得路径(步骤SU5)，当未求得路径时，认为路径搜索 失败(步骤S116),当已求得路径时，根据路径搜索结果构成路径(步骤 S117)，并结束处理。
图5是表示利用了迪杰斯特拉算法的搜索处理流程的图。
在搜索对象分层的出发地/目的地侧的一定区域内，搜索成本附加对象 节点(步骤S201),判断是否对成本附加对象的全部节点进行了成本附加 (步骤S202),当未对对象节点的全部进行了成本附加时，取得成本附加 对象节点的到达成本(步骤S203)。例如，在图6(黑圆点表示搜索对象 区域中的成本附加对象节点)中，成本附加对象节点N3，在经由节点N1、 N2的路径上的节点中，作为其到达成4^得300。接着，取得连接到成本 附加对象节点的全部i^L (步骤S204)，判断是否已在取得的全部的路段 中进行了搜索(步骤S205)。当未在全部的i^中进行了搜索时，取得成 本附加对象节点的邻接节点的到达成本(步骤S207)。在图6的例子中， 将成本附加对象的节点N3的邻接节点i殳为N4， i殳在经由其他节点Nm来 的路径中，对邻接节点N4设定了到达成本500，并取得其值。接着，将路 段成本/路段间(节点)成本与成本附加对象节点的到达成本相加(步骤 S208 )，判断相加以后的成本是否超过了最短成^径的成本(步骤S209 )。 在未超过时，判断在步骤S208中求得的成本是否超过了在步骤S207中取 得的邻接节点的到达成本(步骤S210)。在图6的例子中，与成本附加对 象节点N3相加的珞艮的成本LC为150，加上此值，邻接节点N4的到达 成本为450。另一方面，假设已取得的最短成本路径的成本为700，将i^R 成本LC与成本附加对象节点N3相加后的邻接节点N4的成本450,比最 短成g径的成本700小，并且比对邻接节点N4已设定的到达成本500
9小，所以将邻接节点N4的到达成本登记更新为450,并回到步骤S205中 进行同样的处理。
在步骤S209中，当在步骤S208中求得的成本超过了最短成M径的 成本时，在步骤S210中，当在步骤S208中取得的成本超过了邻接节点的 成本时，保持已设定的邻接节点的到达成本，并返回到步骤S205中，进 行同样的处理。例如，在图6的例子中，当成本附加对象节点N3和邻接 节点N5间的iWl成本LC为500时，邻接节点N5的到达成本为800,由 于超过了已取得的最短成本路径的成本700，所以不进行这以后的成本附 加，对此节点*没定成本《 ，并返回到步骤S205中。关于其他的邻接节点 N6，由于与成本附加对象节点N3间的^L成本LC为100,将其相加后， 到达成本为400，设定此成本。依次进行这样的处理，在步骤S205中，在 连接到成本附加对象节点的全部的路段中进行搜索，在步骤S202中，如 对区域内对象节点全部进行了成本附加，则结束区域内搜索处理。
图7是说明i2M圣搜索结束判定的图。
判断搜索对象的分层是否为最上位分层(步骤S301)，在不是最上位 分层时，在出发地侧上位转移节点(区域边界节点)中检索最小到达成本 节点(步骤S302)，判断是否对至少一个出发地侧上位转移节点，设定了 到达成本(步骤S303 )。接着，在目的地侧上位转移节点(区域边界节点) 中检索最小到达成本节点(步骤S304),判断是否对至少一个目的地侧上 位转移节点，设定了到达成本(步骤S305)。当出发地侧、目的地侧都设 定了上位转移节点时，判断出发地侧/目的地侧各个上位转移节点中的最小 成本的合计是否比最短成4U^径的成本小(步骤S306)。当各上位转移节 点最小成本的合计比最短成M径的成本小时，继续执行路径搜索。当在 步骤S303、在步骤S305中未设定到达成本时，不进行向上位分层转移后 的搜索，当在步骤S306中出发地侧/目的地侧各个上位转移节点最小成本 的合计比最短成M径的成本大时，由于即使在上位分层中进行搜索，也 不存在最短成本路径，所以结^径搜索(步骤S308)。
下面，利用图8、图9，说明针对上位分层的成本附加处理。
图8是表示针对上位分层的成本附加处理流程的图。图9是表示针对 上位分层的成本附加的例子的图。
在图8中，取得已搜索的分层的一定区域内存在的全部节点(步骤S401)。已搜索的分层，利用迪杰斯特拉算法完成了针对一定区域内全部 节点的成本附加。对这些全部节点，判断是否已结束针对上位分层的成本 附加判定(步骤S402)。在未结束的情况下，判断正关注的相应节点是否 为已搜索的分层的一定区域内的边界上存在的节点(步骤S403),当不是 边界节点时，返回到步骤S402，继续处理。此处理是只将上升到上位分层 的节点设为边界节点的处理。接着，当是边界节点时，判断相应节点是否 存在于上位分层的一定区域内(包含边界)(步骤S404 )，当不存在于上位 分层的一定区域内(包含边界)时，由于不能继续搜索，所以返回到步骤 S402，继续处理。当相应节点是边界节点，且相应节点存在于上位分层时， 取得连接到相应节点的全部的漆险(步骤S405)，判断是否在连接到相应 节点的全部,中进行了搜索(步骤S406)。在连接到边界节点的全部路 段中的搜索，是在搜索分层中的最短成4^径的搜索处理，在针对上位分 层进行成本附加的处理的阶段，并行进行在搜索分层中的最短成本路径的 取得处理。例如，在图9中，通过搜索分层中的搜索处理，当出发地侧5 个边界节点的成本分别为200、 400、 800、 1100、 1400，目的地侧的5个 边界节点的成本为300、 500、 700、 1100、 1200时，将这些节点按原样上 升到上位分层，并且在搜索分层中的5个边界节点间进行路径搜索，与针 对上位分层的成本附加并行，搜索最短成本路径。
当在步骤S406中，未结M全部5m中的搜索时，取得相应节点的到 达成本(步骤S407 )，取得连接到相应节点的上位分层节点的^路险(步 骤S408)。接着，判断是否在连接到相应节点的上位分层节点的全部路段 中进行了搜索(步骤S409)，当未在全部的#中进行了搜索时，取得相 应节点的上位分层节点的邻接节点(步骤S410),取得其到达成本(步骤 S4U)。接着，将相应节点和邻接节点间的路段成本/路段间(节点)成本 与步骤S407中取得的相应节点的到达成^目加，判断相加后的成本是否 超过了在此阶段取得的最短成本路径的成本(步骤S413)。在未超过时， 判断相加后的成本是否超过了相应节点的上位分层节点的邻接节点的到 达成本(步骤S414),在哪个都未超过时，登记更新相应节点的上位分层 节点的邻接节点的到达成本，并返回到步骤S409，继续同样的处理。例如， 在图9的出发地侧区域中，关注成本400的节点Ml,当与节点M1的邻 接节点M2间的i^:成本LC为100时，将i^艮成本100与节点Ml的成 本400相加，取得邻接节点M2的到达成本500。若设此阶段取得的最短成^径的成本为1000，邻接节点M2的到达成本比最短成>^径的成本 小。另外，若假定在从其他路径的搜索中对邻接节点M2设定了到达成本 600，则，在从节点Ml的搜索中取得的邻接节点M2的到达成本比其小， 所以将邻接节点M2的到达成本从600登记更新为500。这样，依次进行 成本附加，取得上位分层的区域的边界节点M3的成本800。
在步骤S413中，当在步骤S412中算出的成本(将5^1成本/路段间(节 点)成本与相应节点的到达成;^目加后的成本)超过最短成M径的成本 时，不进行这以上的成本附加，返回到步骤S409中，继续同样的处理。 例如，在图9的出发地侧区域内，关注到达成本800的节点M4，若设与 该邻接节点M5之间的落艮LC的成本为250，则，邻接节点M5的到达 成本为1050，超过了最短成本路径的成本IOOO，所以不进行这以后的节点 附加，对节点M5设定成本w。另外，对于节点M6、 M7，向上位分层转 移时，由于不知道最短成x^径的成本1000，所以分别被设定为成本1100、 1400，连接到这些节点的哪个节点，到达成本都超过了最短成本路径成本， 所以同样不进行这以后的节点附加，对那些节点i殳定成本w。另外，在步 骤S414中，当在步骤S412中算出的成本超过了邻接节点的到达成本时也 不进行成本的登记，返回到步骤S409中，继续同样的处理。这样，当在 步骤S409中，连接到上位分层节点的全部路段中的搜索结束，当在步骤 S402中判定为，对搜索分层中的全部节点，结束了针对上位分层的成本附 加判定，则结束针对上位分层的成本附加。
权利要求
1、一种导航装置，进行从出发地到目的地的路径搜索，其特征在于，具备信息存储单元，其保存了分层构造的地图数据；路径搜索单元，其从上述信息存储单元读出分层构造的地图数据，对出发地侧、目的地侧各个规定区域内进行路径搜索，在搜索区域重叠的范围内，取得最短成本路径；控制单元，其控制路径搜索单元的搜索，上述控制单元，当搜索到上位分层且取得的最短成本路径的成本比已取得的最短成本路径的成本小时，更新最短成本路径的成本。
2、 根据权利要求l所述的导航装置，其特征在于，上述控制单元，当在出发地侧或目的地侧的规定区域内搜索当中的到 达成本超过了已取得的最短成g径的成本时，控制#搜索单元，以使 不进行针对这以后的节点的成本附加。
3、 根据权利要求l所述的导航装置，其特征在于，上述控制单元，当未对出发地侧或目的地侧的规定区域的边界节点设 定了到达成本时，结^径搜索单元的路径搜索。
4、 根据权利要求l所述的导航装置，其特征在于，上述控制单元，当出发地侧或目的地侧的规定区域的边界节点最小成 本的合计，比已取得的最短成4^径的成本大时，结束路径搜索单元的路 径搜索。
5、 根据权利要求l所述的导航装置，其特征在于，当对应下位分层的边界节点的上位分层节点的邻接节点到达成本超过 了已取得的最短成M径的成本时，控制路径搜索单元，以使不进行针对 这以后的节点的成本附加。
6、 一种导航装置，其特征在于，具有信息存储单元，其存储了有关道路的信息；路径搜索单元，其根据在上述信息存储单元中存储的il^信息，搜索 到目的地的5M圣;及控制单元，其判定通过上a径搜索单元搜索到的路径的质量，控制路径搜索处理，上述道路信息，由详细度不同的多个分层的数据等级构成，上述路径搜索单元，利用详细数据搜索出发地、目的地的规定区域的 范围，在进行了上述规定范围的搜索后，转移到上位分层的数据等级，继 续5M圣搜索，上述控制单元，当出发地和目的地间连接了路径时，比较用上位的分 层数据等级搜索的路径和用下位分层的数据等级搜索的路径的成本，当判 断到用下位分层的数据等级搜索的路径成本比用上位分层的数据等级搜索的路径的成本低时，结;M4圣搜索处理。
7、 一种程序，控制进行从出发地到目的地的路径搜索的导航装置，其 特征在于，使计算机执行以下步骤从信息存储单元读出分层构造的地图数据的步骤；对出发地侧、目的地侧各个规定区域内进行路径搜索，在搜索区域重 叠的范围内，取得最短成g径的步骤；当搜索到上位分层且取得的最短成4^径的成本比已取J彈的最短成本 路径的成本小时，更新最短成4径的成本的步骤。
全文摘要
本发明提供一种导航装置及程序，维持路径搜索得到的路径的质量的同时，缩短路径搜索的所需时间。在进行从出发地到目的地的路径搜索的导航装置中，具备保存了分层构造的地图数据的信息存储单元(3)，从上述信息存储单元读出分层构造的地图数据，对出发地侧、目的地侧各个规定区域内进行路径搜索，取得搜索区域重叠的范围的最短成本路径的路径搜索单元(4a)和控制路径搜索单元的搜索的控制单元(4b)，上述控制单元，当搜索到上位分层且取得的最短成本路径的成本比已取得的最短成本路径的成本小时，更新最短成本路径的成本。
文档编号G01C21/34GK101470003SQ20081018511
公开日2009年7月1日 申请日期2008年12月9日 优先权日2007年12月25日
发明者岩田臣典, 松久正吾, 细井保辉 申请人:爱信艾达株式会社