路徑搜索裝置的製作方法

2023-05-19 16:52:36

專利名稱：路徑搜索裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及路徑搜索裝置，特別涉及汽車導航系統等中使用的搜索從始點(例如，出發地)至終點(例如，目的地)的能量成本(二氧化碳排放量、燃料消耗量、電力消耗量等)成為最小的路徑的路徑搜索裝置。
背景技術：
在以往的搜索二氧化碳排放量成為最小的路徑的路徑搜索裝置中，有如下路徑搜索裝置其特徵在於，根據存儲介質中存儲的各區間(以下，稱為線路(link))的兩端的高低差，計算各區間的與道路坡度狀況對應的係數，將該係數乘到每個區間的距離，由此確定 每個區間的根據距離而變化的二氧化碳排放量，並且個別地確定每個區間的根據行駛時間而變化的二氧化碳排放量以及每個區間的基於根據停止次數而變化的指標的二氧化碳排放量，對所確定的各二氧化碳排放量進行合計，由此計算每個區間的二氧化碳排放量(例如，參照專利文獻I)。在專利文獻I的路徑搜索裝置中，使用各線路的始點與終點的高低差來求出線路的高低差(參照段落
)，並且使用「sin0=(線路兩端的)高低差/ (線路的)距離」的關係，表現線路的坡度(0 :水平面和線路所成的角度)(參照段落
)，從而求出與因線路兩端的高低差所致的位能相關的燃料消耗量。在段落
中，雖然記載了坡度9的說明，但最終通過因線路兩端的高低差所致的位能UgX (線路兩端的)高低差)來計算燃料消耗量，所以未考慮是緩慢的上坡還是急劇的上坡這樣的坡度的程度所致的影響。因此，是估計了線路內的坡度恆定(坡度不根據線路內的位置而變化)的線路、和線路中的與位能相關的燃料消耗量的技術。另一方面，在汽車導航系統等中的路徑搜索裝置中，公開了如下技術通過在地圖數據中，除了保持信息量多(具有詳細的信息)的下位層次道路網絡以外，還保持信息量少(抽象化)的上位層次道路網絡，從而即使在從出發地至目的地的距離長的情況下，也能夠抑制路徑搜索所需的計算時間、存儲器容量的增加(例如，參照專利文獻2)。專利文獻I :日本特開2009 - 79995號公報專利文獻2 日本專利第3223782號公報

發明內容
通常，在專利文獻2記載那樣的利用了上位層次道路網絡的路徑搜索技術中，根據匯集多個下位層次道路網絡的線路(以下，稱為近距離搜索用線路)而成的上位層次道路網絡的線路(以下，稱為遠距離搜索用線路)中設定的屬性、線路成本，進行上位層次道路網絡中的路徑搜索。一般情況下，即使視為近距離搜索用線路的坡度恆定，匯集多個該近距離搜索用線路而得到的遠距離搜索用線路也具有上坡坡度、下坡坡度的區間(上坡坡度的近距離搜索用線路、下坡坡度的近距離搜索用線路)，所以遠距離搜索用線路內的坡度未必恆定。例如，有時儘管在遠距離搜索用線路的兩端，高低差是0，但在該遠距離搜索用線路內，上坡坡度、下坡坡度的區間反覆存在。但是，如果對於將上述道路網絡分成多個層次來進行路徑搜索的技術應用專利文獻I記載的路徑搜索裝置，則由於根據線路的兩端的高低差來確定與線路成本相當的二氧化碳排放量，所以對於線路內的坡度未必恆定的遠距離搜索用線路，無法考慮線路途中的上坡下坡對位能帶來的影響，所以存在無法計算正確地反映了行駛時的位能的影響的線路成本這樣的問題。例如，當雖然在遠距離搜索用線路的兩端高低差是0，但在線路內上坡、下坡的坡度的區間反覆存在的情況下，需要計算反映了上坡中的位能的影響的線路成本，但如果僅考慮線路的兩端的高低差，則上坡中的位能會被判斷為是O。另外，在專利文獻I記載的路徑搜索裝置中，在沒有對於將上述道路網絡分成多個層次來進行路徑搜索的技術應用的情況下，存在如下問題如果始點和終點是遠距離，則路徑的搜索花費時間。本發明是為了解決上述課題而完成的，其目的在於提供一種路徑搜索裝置，在使 用了上位層次道路網絡的路徑搜索中能夠進行考慮了線路內的坡度等對能量成本帶來影響的因素的搜索，即使始終點間是遠距離，也能夠高速地進行能量成本最小的路徑的搜索。
為了解決上述課題，本發明的路徑搜索裝置，搜索連接始點和終點的路徑，其特徵在於，具備地圖數據部，具有包括近距離搜索中使用的近距離搜索用線路的近距離搜索用道路數據、和包括遠距離搜索中使用的遠距離搜索用線路的遠距離搜索用道路數據；遠距離搜索用屬性計算部，針對與一個遠距離搜索用線路對應的多個近距離搜索用線路，計算出各近距離搜索用線路的上坡海拔差的和、以及各近距離搜索用線路的下坡海拔差的和，作為一個遠距離搜索用線路的屬性；線路成本計算部，根據遠距離搜索用線路的屬性和車輛特性，計算遠距離搜索用線路中的作為車輛行駛時的能量消耗量的線路成本；以及路徑搜索處理部，根據線路成本，進行求出能量消耗量最小的路徑的處理、或者計算規定的路徑中的能量消耗量的處理。根據本發明，具備遠距離搜索用屬性計算部，針對與一個遠距離搜索用線路對應的多個近距離搜索用線路，計算出各近距離搜索用線路的上坡海拔差的和、以及各近距離搜索用線路的下坡海拔差的和，作為一個遠距離搜索用線路的屬性；線路成本計算部，根據遠距離搜索用線路的屬性和車輛特性，計算遠距離搜索用線路中的作為車輛行駛時的能量消耗量的線路成本；以及路徑搜索處理部，根據線路成本，進行求出能量消耗量最小的路徑的處理、或者計算規定的路徑中的能量消耗量的處理，所以在使用了上位層次道路網絡的路徑搜索中能夠進行考慮了線路內的坡度等對能量成本造成影響的因素的搜索，即使始終點間是遠距離，也能夠高速地進行能量成本最小的路徑的搜索。本發明的目的、特徵、局面、以及優點通過以下的詳細說明和附圖將更加明白。


圖I是示出本發明的實施方式的路徑搜索裝置的結構的框圖。圖2是示出本發明的實施方式的路徑搜索裝置的動作的流程圖。圖3是用於說明本發明的實施方式的設定遠距離搜索用線路的與距離和海拔相關的屬性的概念圖。圖4是示出本發明的實施方式的計算遠距離搜索用線路的線路成本的一個例子的圖。圖5是用於說明本發明的實施方式的考慮了紅綠燈下的停止次數的路徑搜索的概念圖。圖6是示出本發明的實施方式的使用能量消耗量指標向用戶提示能量削減效果和其變動幅度的一個例子的圖。(符號說明)I :路徑搜索裝置；2 :遠距離搜索用屬性計算部；3 :地圖數據；4 :遠距離搜索用道路數據；5 :近距離搜索用道路數據；6 :路徑搜索處理部；7 :線路成本計算部；8 :車輛數據；3廣34 :近距離搜索用線路；35 :遠距離搜索用線路；5廣55 :紅綠燈裝置。
具體實施方式
以下，使用附圖，說明本發明的實施方式。圖I是示出本發明的實施方式的路徑搜索裝置I的結構的框圖。如圖I所示，本實施方式的路徑搜索裝置I搜索連接始點和終點的路徑，具備遠距離搜索用屬性計算部2、地圖數據3 (地圖數據部)、路徑搜索處理部6、線路成本計算部7、車輛數據8。另外，地圖數據3具有近距離搜索用道路數據5，包括近距離搜索中使用的近距離搜索用線路；以及遠距離搜索用道路數據4，包括遠距離搜索中使用的遠距離搜索用線路。在上述中為易於說明，假設了近距離搜索用線路中的坡度恆定的情況，但實際上近距離搜索用線路的坡度也可以在線路內變化。即，也可以在一條近距離搜索用線路內包括多個上坡區間(坡度為正的道路區間)、多個下坡區間(坡度為負的道路區間)，如果將這樣的情況和上述坡度恆定的情況綜合而進行一般化，則近距離搜索用線路的上坡海拔差的和表示近距離搜索用線路所對應的道路區間中的上坡道路區間的海拔差的和，近距離搜索用線路的下坡海拔差的和表示近距離搜索用線路所對應的道路區間中的下坡道路區間的海拔差的和。如果在坡度變化的地點分割線路，則不需要此處記載那樣的(消除與近距離搜索用線路的坡度相關的制約的)一般化。但是，在雖然坡度的變化點有多個但在線路途中沒有分支點(向其他線路的連接點)的情況等下，如果在坡度的變化點處逐一分割線路，則地圖數據(道路數據)的大小會增加，所以該一般化是有用的。遠距離搜索用屬性計算部2使用與遠距離搜索用線路對應的多個近距離搜索用線路的屬性，計算使用了遠距離搜索用線路的路徑搜索所需的遠距離搜索用線路的屬性，保存到地圖數據3中的遠距離搜索用道路數據4。另外，對於遠距離搜索用屬性計算部2中的處理，既可以在製作汽車導航系統的硬碟中保存的地圖數據3的工序中事先實施，另外也可以在汽車導航系統中動態地實施。例如，如果在地圖數據3被更新時，通過通信等從外部僅獲取近距離搜索用線路的屬性信息，使用所獲取的近距離搜索用線路的屬性信息，通過汽車導航內的遠距離搜索用屬性計算部2計算遠距離搜索用線路的屬性並進行更新等，則能夠削減為了更新而獲取的數據量。另外，在上述例中，設想在汽車導航系統中具備遠距離搜索用屬性計算部2而進行了說明，但即使在地圖生成系統中具備遠距離搜索用屬性計算部2，也能夠得到同樣的效果。遠距離搜索用道路數據4以及近距離搜索用道路數據5構成為包括與相當於十字路口等的節點相關的節點數據；以及與節點間的道路區間(線路)相關的線路數據。道路數據構成為保持節點間的連接信息，通過使用Dijkstra法等搜索算法,能夠計算使指定的2點間的成本(線路成本)最小的路徑。作為連接信息，例如將唯一地確定節點的節點編號保存到節點數據中，並在線路數據中保存線路的始點節點編號和終點節點編號即可。以下，說明著眼於為了通過各線路而所需的線路成本的路徑搜索，但在直行、左右拐等中節點中的通過成本不同的情況等下，也可以設定為了通過節點而所需的節點成本。關於線路中的線路成本，例如，如果以線路的長度為線路成本，則能夠進行距離優先的路徑搜索，如果以為了通過線路而所需的時間為線路成本，則能夠進行時間優先的路徑搜索。另外，如果以為了通過線路而消耗的能量量為線路成本，則能夠進行能量成本成為最小的路徑搜索。線路數據保持有線路成本的計算所需的、線路長度、道路類別、行車線數、行駛速 度、限制速度、形狀、海拔差等屬性。以通過從下位層次道路網絡中去除不在遠距離的搜索中使用的近距離搜索用線路(例如，僅留下高速道路等主要的道路等)而構成上位層次道路網絡的方式，另行定義遠距離搜索用道路數據4。進而，通過省略沒有分支(即，連接的線路是2條)的節點，從而削減上位層次道路網絡中的線路數以及節點數等，由此定義遠距離搜索用線路。另外，對於上位層次道路網絡，既可以使用道路的類別等僅留下高速道路等主要的道路而構成，也可以通過用下位層次道路網絡中的各種始終點間的組合(例如，日本專利第2653847號公報)、各種線路成本的組合(依賴於時間優先、距離優先、能量成本優先等檢索選項的線路成本的組合)進行路徑搜索來構成所需最小限的道路網絡。另外，在本實施方式中，說明下位層次道路網絡是I層和上位層次道路網絡是I層合計2層的情況，但如果作為上位層次的遠距離搜索用線路由多個作為比該遠距離搜索用線路下位層次的近距離搜索用線路構成，則也可以根據道路網絡的大小、所求出的處理速度，使用由合計3層以上的層次構成的道路網絡。路徑搜索處理部6從地圖數據3的遠距離搜索用道路數據4或者近距離搜索用道路數據5讀入包含在路徑的搜索範圍中的道路數據，求出由線路成本計算部7計算出的線路成本的和成為最小的路徑，並輸出到監視器(未圖示)等。即，路徑搜索處理部6根據由線路成本計算部7計算出的線路成本，進行如下處理求出能量消耗量最小的路徑的處理、或者計算規定的路徑(例如，行駛距離最短的路徑、行駛時間最短的路徑)中的能量消耗量的處理。線路成本計算部I使用從地圖數據3的遠距離搜索用道路數據4或者近距離搜索用道路數據5獲取的屬性、和從車輛數據8獲取的車輛特性等，計算線路成本，並將所計算出的線路成本輸出到路徑搜索處理部6。圖2是示出本發明的實施方式的路徑搜索裝置I的動作的流程圖，是從始點(當前地)至終點(目的地或者經由地)的距離長、且使用了上位層次道路網絡的路徑搜索時的路徑搜索處理部6的動作的流程圖。如圖2所示，在步驟S201中，在路徑搜索處理部6中，使用當前地、由用戶設定的目的地(經由地)的信息，決定進行路徑搜索的下位層次道路網絡上的始點以及終點這2點。在步驟S202中，從地圖數據3的近距離搜索用道路數據5讀入在步驟S201中決定的始點以及終點各自的附近處的下位層次道路網絡上的必要的道路數據，一邊從線路成本計算部7獲取路徑搜索所需的線路成本，一邊從始點以及終點的各個起進行路徑搜索，決定能夠移動到上位層次道路網絡的地點(近距離搜索)。另外，能夠轉移到上位層次道路網絡的地點也可以是多個候補。在步驟S203中，在通過步驟S202的近距離搜索而獲取的地點之間，從地圖數據3的遠距離搜索用道路數據4讀入上位層次道路網絡上的必要的道路數據，一邊從線路成本計算部7獲取路徑搜索所需的線路成本，一邊搜索上述地點之間的路徑，計算上述地點之間的線路成本的和成為最小的路徑(遠距離搜索)。在步驟S204中，合成在步驟S202中進行的近距離搜索和在步驟S203中進行的遠距離搜索各自的搜索結果，決定從始點至終點的線路成本的和成為最小的路徑並輸出。另外，能夠根據與上位層次道路網絡中的搜索結果(通過的節點(線路)的集合)對應的下位層次道路網絡的節點(線路)的數據，使用下位層次道路網絡，使十字路口等左右拐引導等對應關聯到上位層次道路網絡。圖3是用於說明本發明的實施方式的設定遠距離搜索用線路的與距離和海拔相關的屬性的概念圖。在圖3中，作為一個例子，示出了將4條近距離搜索用線路(具有上坡區間的2條近距離搜索用線路31、33、和具有下坡區間的2條近距離搜索用線路32、34)匯集為I條遠距離搜索用線路35的情況。為簡化說明，示出了近距離搜索用線路中的坡度恆定的情況。如圖3所示，將近距離搜索用線路31、33的上坡海拔差的和(H1+H3)、以及近距離搜索用線路32、34的下坡海拔差的和(H2+H4)設定為與近距離搜索用線路3廣34對應的遠距離搜索用線路35的遠距離搜索用道路數據4的屬性(H_up，H_down)0即，遠距離搜索用屬性計算部2針對與一個遠距離搜索用線路對應的多個近距離搜索用線路，計算各近距離搜索用線路的上坡海拔差的和、以及各近距離搜索用線路的下坡海拔差的和，而作為一個遠距離搜索用線路的屬性。另外，遠距離搜索用屬性計算部2也可以僅在所計算出的海拔差的和是某閾值以上的情況下計算海拔差的和。由此，在將海拔差的和保存到地圖數據的情況下，能夠省略對能量消耗量造成的影響小的海拔差的信息，能夠削減地圖數據的容量。另外，將近距離搜索用線路3廣34的距離的和(D1+D2+D3+D4)也設定為遠距離搜索用線路35的遠距離搜索用道路數據4的屬性(D)。即，將由遠距離搜索用屬性計算部2計算出的遠距離搜索用線路的屬性保存到遠距離搜索用道路數據4。另外，關於遠距離搜索用線路35中的與行駛時間、停止次數等相關的遠距離搜索用道路數據4的屬性，與上述同樣地將近距離搜索用線路3廣34的各線路中的行駛時間、停止次數等的和設定為遠距離搜索用道路數據4的屬性即可。即，遠距離搜索用屬性計算部2計算與一個遠距離搜索用線路對應的多個近距離搜索用線路內的行駛時間的和、距離的和、上坡海拔差的和、下坡海拔差的和、以及停止次數的和，而作為遠距離搜索用線路的屬性，線路成本計算部7根據來自路徑搜索處理部6的要求，依據遠距離搜索用線路的屬性和車輛特性計算線路成本。另外，近距離搜索用線路3廣34的各線路中的線路距離(Df D4)、海拔差(Hf H4)作為近距離搜索用線路34各自的屬性而被設定在地圖數據3的近距離搜索用道路數據5。圖4是示出本發明的實施方式的遠距離搜索用線路的線路成本的計算的一個例、子的圖。如圖4所示，每I個線路的能量消耗量(線路成本)是分成如下消耗量來計算因空轉、空調工作等而所致的與行駛以外必要的能量相關的基本消耗量(C_l*q_base*T);因路面摩擦所致的消耗量(C_2* V- Mg*D);因位能所致的消耗量(C_3*Mg*H_up (上坡)+C_4*Mg*H_dowm (下坡))；因空氣阻力所致的消耗量(C_5*k *vVr);以及因由於停止引起的加減速所致的消耗量(C_6* (M+m) /2*v2*N_stop)來計算。如上所述，在線路成本計算部7中，分能量的消耗因素(行駛以外所需的能量、由於路面摩擦引起的能量、位能、速度(加減速)能量)來計算能量消耗量，所以能夠計算出正確地反映了遠距離搜索用線路中的行駛時的能量消耗量的線路成本。另外，通過分成在車種(例如，動力源的特性等)變化時應變更的與車輛相關的參數、和不會根據車種而變化的與道路相關的參數來進行模型化並計算，從而能夠應用於引擎汽車、混合動力汽車、電動汽車等廣泛的車種。例如，在引擎汽車、具有引擎的混合動力汽車中，也可以考慮引擎的轉速、行駛速度，來計算圖4所示的公式中的與車輛的效率相關的係數C_fC_6。另外，也可以在不具有再生機構的引擎汽車中，將與下坡的位能相關的與車輛的效率相關的係數(_4設為接近 0的值，與此相對，在具有再生機構的混合動力汽車、電動汽車中，將係數C_4設為大的值(即，因下坡的位能所致的消耗量成為負的值)，並考慮通過再生得到的回收能量。另外，除了圖4所示的消耗因素以外，也可以加上例如下坡、減速時的通過再生得到的回收能量的項來計算。另外，在二氧化碳排放量、燃燒消耗量、或者電力消耗量等希望最小化的能量消耗量不同的情況(即，要由線路成本計算部7計算的線路成本不同的情況)下，與希望最小化的能量消耗量對應地變更與車輛的效率相關的係數C_f C_6即可。以往(例如，專利文獻I )，也使用圖4所示那樣的公式(基本消耗量、因路面摩擦所致的消耗量、因位能所致的消耗量、因由於停止引起的加減速所致的消耗量)來計算了能量消耗量，但在本實施方式中，在圖4的因位能所致的消耗量的計算中，與以往不同點在於分成因上坡海拔差所致的消耗量和因下坡海拔差所致的消耗量來計算(以往(例如，專利文獻1)，未記載因空氣阻力所致的消耗量，但已知一般情況下有因空氣阻力所致的消耗量的影響(特別是在聞速行駛時))。如上所述，在使用了上位層次道路網絡的路徑搜索中，通過使用作為遠距離搜索用線路的遠距離搜索用道路數據4的屬性的上坡海拔差的和以及下坡海拔差的和，能夠正確地計算出僅由累積的海拔差決定的位能所致的能量消耗量。即，通過使用上坡海拔差的和以及下坡海拔差的和，能夠計算出僅通過匯集多個近距離搜索用線路而得到的遠距離搜索用線路的線路兩端的高低差無法考慮到的、考慮了遠距離搜索用線路的途中的上坡下坡的影響的能量消耗量。在線路成本計算部7中，從地圖數據3的遠距離搜索用道路數據4或者近距離搜索用道路數據5獲取與線路相關的距離、行駛速度、海拔差、停止次數等與道路的屬性相關的參數，並且從車輛數據8獲取基本消耗量、摩擦係數、重量、效率等與車輛特性相關的參數。然後，根據所獲取的屬性以及車輛特性，通過圖4所示的公式，計算出每I個線路的能量消耗量，作為在路徑搜索處理部6中需要的針對線路的線路成本。這樣，線路成本計算部7中的處理無需區分近距離搜索用線路和遠距離搜索用線路而能夠通過共同的計算式來計算。關於圖4所示的公式，在本實施方式中，說明了遠距離搜索用線路的線路成本的計算，但也能夠應用於近距離搜索用線路。即，線路成本計算部7根據近距離搜索用線路的屬性和車輛特性，還能夠計算出近距離搜索用線路中的車輛行駛時的能量消耗量即線路成本。另外，關於具有最詳細的信息的近距離搜索用線路，假設為一般情況下不存在線路途中的上坡下坡而坡度恆定，所以在圖4的公式中，上坡海拔差的和或者下坡海拔差的和中的某一個會具有有效的值。另外，關於上述停止次數，既可以原樣地設定紅綠燈裝置、停止標識的數量等，也可以設定考慮了停止概率的停止次數。另外，在本實施方式中，如圖4所示，作為一個例子，示出了考慮了僅設想了由於紅綠燈裝置等而停止的情況下的由於停止而引起的加減速所致的能量消耗量的情況，但也 可以另行考慮由於彎道等中的速度降低引起的加減速所致的能量消耗量。例如，如果將行駛速度的降低量設為v_delta、將加減速次數設為N_slow,則能夠與由於停止引起的加減速所致的能量消耗量的計算同樣地，計算為C_7* (M+m) /2*v_delta2*N_slow。圖5是用於說明本發明的實施方式的考慮了紅綠燈下的停止次數的路徑搜索的概念圖。在圖5中，作為一個例子，示出了將紅綠燈裝置51飛5 (或者停止標識)的數量等設定為道路數據的屬性的情況。認為線路中的能量成本(線路成本)由於根據紅綠燈等的停止而大幅變動，在沒有提供紅綠燈時間表的狀況下，是否根據紅綠燈而停止是概率上的事件，需要建立考慮了這些的搜索方法。此處，通過提示以下所示的從地點A至地點B的2個路徑，來說明對用戶可靠地提示由於紅綠燈引起的影響度的例子。路徑I :在所有紅綠燈裝置下停止時能量成本成為最小的路徑路徑2 :在所有紅綠燈裝置下不停止而能夠通過時能量成本成為最小的路徑路徑I表示圖5的上側的路徑，是在圖4的公式中以停止次數為最大(例如，所有紅綠燈裝置的數量)而進行了搜索的路徑。另外，路徑2表示圖5的下側的路徑，是在圖4的公式中以停止次數為最小(例如，0次)而進行了搜索的路徑。對用戶提示這樣得到的路徑I以及路徑2。即，本實施方式的路徑搜索裝置I還具備停止次數推測部(未圖示)，該停止次數推測部推測與一個遠距離搜索用線路對應的多個近距離搜索用線路中的各近距離搜索用線路內的停止次數，線路成本計算部7根據作為遠距離搜索用線路的屬性的停止次數的和，計算停止次數的和最大的情況下的線路成本、以及停止次數的和最小的情況下的線路成本，路徑搜索處理部6計算在停止次數的和最大的情況下能量消耗量成為最小的路徑、以及在停止次數的和最小的情況下能量消耗量成為最小的路徑。另外，關於搜索的結果所得到的路徑I以及路徑2，也可以針對路徑I將停止次數設定為最小而計算能量成本，針對路徑2將停止次數設定為最大而計算能量成本，從而對各路徑附加能量成本的變動幅度來提示。即，線路成本計算部7針對由路徑搜索處理部6計算出的停止次數的和最大的情況下能量消耗量最小的路徑，計算停止次數的和最小的情況下的線路成本，以及針對在停止次數的和最小的情況下能量消耗量最小的路徑，計算停止次數的和最大的情況下的線路成本。另外，既可以根據進入線路以及流出線路的坡度來決定停止時的節點成本，也可以通過學習紅綠燈裝置的紅燈的時間而反映到停止時的節點成本，等。另外，也可以代替能量消耗量最小的路徑，針對行駛距離最短的路徑或者行駛時間最短的路徑，計算加入了上述停止次數的線路成本。另外，除了上坡海拔差的和以及下坡海拔差的和以外，也可以將與上坡海拔差的和對應的線路距離的和(即，上坡線路的距離的和)、以及與下坡海拔差的和對應的線路距離的和(即，下坡線路的距離的和)設定為道路數據的屬性。通過這樣設定，能夠計算出除了考慮了位能的影響以外，還考慮了與坡度對應的車輛的效率的差異的線路成本。另外，也可以將遠距離搜索用線路內的區間(與遠距離搜索用線路對應的近距離搜索用線路)的連續性(即，上坡下坡的區間交替連續的線路、或者連續的上坡區間和連續的下坡區間分別集中的線路)等，對能量成本影響的參數(具體而言，坡度的變化點的數量等)設定為道路數據的屬性。
另外，在本實施方式中，著眼於位能等代表性的能量消耗量，說明了將作為近距離搜索用線路的屬性的各近距離搜索用線路的上坡海拔差的和、以及下坡海拔差的和等(即，匯集近距離搜索用線路的屬性)設定為遠距離搜索用線路的屬性的情況，但是在更詳細地進行線路成本的計算的情況下，也可以不匯集近距離搜索用線路的屬性而將各近距離搜索用線路的屬性原樣地設定為遠距離搜索用線路的屬性。例如，在遠距離搜索用線路的線路成本的計算中，在分別考慮P個近距離搜索用線路的海拔差的情況下，也可以將P個海拔差這全部設定為遠距離搜索用線路的屬性。但是，與將各近距離搜索用線路的全部屬性設定為遠距離搜索用線路的屬性相比，如上所述在將近距離搜索用線路的上坡海拔差的和、以及下坡海拔差的和等近距離搜索用線路匯集而設定為遠距離搜索用線路的屬性時，能夠削減地圖數據3的數據大小(例如，能夠從p個量削減為2個量)，並且能夠將遠距離搜索用線路的屬性以固定數個保存到地圖數據3，所以與將可變個數的屬性(根據近距離搜索用線路的個數而屬性的個數變化)保存到地圖數據3的情況相比，不考慮屬性的個數而讀入數據，所以一般情況下能夠削減在獲取數據時所需的計算量。另外，在本實施方式中，示出作為遠距離搜索用線路的屬性設定上坡海拔差的和、以及下坡海拔差的和的例子，但由於在「上坡海拔差的和」、「下坡海拔差的和」、以及「線路的始終點的海拔差」這3個值中，成立「上坡海拔差的和」+ 「下坡海拔差的和」=「線路的始終點的海拔差」的關係，所以為了得到與本實施方式同樣的效果，將「上坡海拔差的和」、「下坡海拔差的和」、以及「線路的始終點的海拔差」中的某2個信息設定為遠距離搜索用線路的屬性即可。例如，也可以將「上坡海拔差的和」和「線路始終點的海拔差」這2個信息設定為遠距離搜索用線路的屬性。另外，在本實施方式中，作為一個例子，說明了遠距離搜索用線路內的坡度未必恆定的情況，但是例如針對線路內的坡度不恆定的近距離搜索用線路，也通過將上坡海拔差的和、以及下坡海拔差的和設定為近距離搜索用線路的屬性，從而無需在線路途中的坡度的變化點處分割線路，而能夠在抑制線路數(道路數據量)的同時正確地求出行駛時的因位能所致的能量消耗量。另外，在地圖數據3中，保存海拔差、停止次數等與道路相關的參數，通過線路成本計算部7適當地(例如，在線)計算出由路徑搜索處理部6進行的路徑搜索處理時所需的線路成本，所以無需變更離線的計算結果(地圖數據)而能夠靈活地變更計算線路成本的算法、對能量成本造成影響的車輛特性等參數。進而，在獲取了交通信息等的情況下，能夠靈活地變更線路中的行駛速度、行駛時間等參數。例如，在線路內堵塞了的情況下，將與行駛速度相關的參數設定得較低，並且將行駛時間設定得較大即可。另外，例如，特別是在下坡中能夠回收再生能量的混合動力汽車、電動汽車的情況下，在圖4所示的線路成本計算的公式中，分成上坡海拔差的和以及下坡海拔差的和，從而對於上坡和下坡的能量效率的差異，根據車輛的特性，設定作為與車輛相關的參數的C_3、C_4，從而能夠設定反映了更正確的能量成本的線路成本。另外，對於由於紅綠燈等而停止時的減速時的再生、空轉停止的影響，也根據車輛的特性分別設定與行駛時間相關的T、C_6等參數，從而能夠設定反映了更正確的能量成本的線路成本。例如，在能夠回收由於加速產生的速度能量的30%的車輛的情況下，將C_6的值設定為小30%的值等即可。另外，通過分成道路固有的物理參數(距離、行駛時間、海拔差、停止次數)、和車輛特性固有的物理參數(車輛重量、能量效率)而使用(保存)，從而與將它們作為道路數據的屬性而集中保存到地圖數據3的情況相比較，僅更新有變更的與道路相關的物理參數即可，所以能夠削減地圖更新時的數據更新量。 另外，上位層次道路網絡需要滿足「遠距離搜索用線路的線路成本一定等於對應的近距離搜索用線路的線路成本的和」這樣的一般性的條件。該條件是為了保證使用了上位層次道路網絡的搜索結果和使用了下位層次道路網絡的搜索結果相同而必要的條件。如果上位層次道路網絡中的路徑搜索結果與下位層次道路網絡中的路徑搜索結果不同，則無法保證使用了上位層次道路網絡的檢索結果的最佳性。在本實施方式中，將近距離搜索用線路的上坡海拔差的和以及下坡海拔差的和設定為遠距離搜索用線路的與海拔差相關的屬性，並且使用近距離搜索用線路的與海拔差不同的其他屬性值的和而設定為遠距離搜索用線路的屬性，在路徑搜索處理時在近距離搜索用線路和遠距離搜索用線路這兩方中使用共同的公式(例如，圖4所示的公式)來計算線路成本，所以能夠滿足上述條件。關於上述條件，作為一個例子，說明圖4所示的以每I個線路的能量消耗量為線路成本的情況。與匯集n個近距離搜索用線路而成的遠距離搜索用線路相關的線路成本如以下的式(I)表示。其中，T_i、D_i、H_up_i、H_down_i、N_stop_i分別是第i個近距離搜索用線路中的行駛時間、線路距離、上坡海拔差的和、下坡海拔差的和、以及停止次數。[數I]
n
2(GtQjdieTi+C2fjMgDj+GsHgH^i^MgH^i+CsKV3T(+C6(M+m) ~ V2Mstopi) -(I)i=1在式(I)中，如果將除了附加了下標i的變量以外的變量(例如，行駛速度V等)假設為常數，則可以如以下的式(2)表示。[數2]
nnnni ^ 9 2 T i +c2 ^ 2 D iX h^p i 2 Hdo-
i=1丨1 丨丨二 I
權利要求
1.一種路徑搜索裝置，搜索連接始點和終點的路徑，其特徵在於，具備 地圖數據部，具有包括近距離搜索中使用的近距離搜索用線路的近距離搜索用道路數據、和包括遠距離搜索中使用的遠距離搜索用線路的遠距離搜索用道路數據； 遠距離搜索用屬性計算部，針對與一個所述遠距離搜索用線路對應的多個所述近距離搜索用線路，計算出各所述近距離搜索用線路的上坡海拔差的和、以及各所述近距離搜索用線路的下坡海拔差的和，作為所述一個遠距離搜索用線路的屬性； 線路成本計算部，根據所述遠距離搜索用線路的所述屬性和車輛特性，計算所述遠距離搜索用線路中的作為車輛行駛時的能量消耗量的線路成本；以及 路徑搜索處理部，根據所述線路成本，進行求出能量消耗量最小的路徑的處理、或者計算規定的路徑中的能量消耗量的處理。
2.根據權利要求I所述的路徑搜索裝置，其特徵在於， 由所述遠距離搜索用屬性計算部計算出的所述遠距離搜索用線路的所述屬性被保持於所述遠距離搜索用道路數據。
3.根據權利要求I或者2所述的路徑搜索裝置，其特徵在於， 所述規定的路徑是所述路徑的行駛距離最短的路徑、或者所述路徑的行駛時間最短的路徑中的某一個。
4.根據權利要求廣3中的任意一項所述的路徑搜索裝置，其特徵在於， 所述線路成本計算部計算出行駛所需的消耗量以外的基本消耗量、因路面摩擦所致的消耗量、因位能所致的消耗量、因空氣阻力所致的消耗量、或者因加減速所致的消耗量，作為所述線路成本。
5.根據權利要求廣3中的任意一項所述的路徑搜索裝置，其特徵在於， 所述線路成本計算部計算出二氧化碳排放量、燃料消耗量、或者電力消耗量，作為所述線路成本。
6.根據權利要求1飛中的任意一項所述的路徑搜索裝置，其特徵在於， 所述線路成本計算部根據所述近距離搜索用線路的屬性和所述車輛特性，還計算所述近距離搜索用線路中的作為車輛行駛時的能量消耗量的線路成本。
7.根據權利要求廣5中的任意一項所述的路徑搜索裝置，其特徵在於， 所述遠距離搜索用屬性計算部計算出與一個所述遠距離搜索用線路對應的多個所述近距離搜索用線路內的行駛時間的和、距離的和、所述上坡海拔差的和、所述下坡海拔差的和、以及停止次數的和，作為所述遠距離搜索用線路的屬性， 所述線路成本計算部根據來自所述路徑搜索處理部的要求，基於所述遠距離搜索用線路的所述屬性和所述車輛特性，計算所述線路成本。
8.根據權利要求1飛中的任意一項所述的路徑搜索裝置，其特徵在於， 還具備停止次數推測部，該停止次數推測部推測與一個所述遠距離搜索用線路對應的多個所述近距離搜索用線路中的各所述近距離搜索用線路內的停止次數， 所述線路成本計算部根據作為所述遠距離搜索用線路的屬性的所述停止次數的和，計算所述停止次數的和最大的情況下的所述線路成本、以及所述停止次數的和最小的情況下的所述線路成本， 所述路徑搜索處理部計算在所述停止次數的和最大的情況下所述能量消耗量成為最小的路徑、和在所述停止次數的和最小的情況下所述能量消耗量成為最小的路徑。
9.根據權利要求8所述的路徑搜索裝置，其特徵在於， 所述線路成本計算部針對在由所述路徑搜索處理部計算出的所述停止次數的和最大的情況下所述能量消耗量最小的路徑，計算所述停止次數的和最小的情況下的所述線路成本，以及針對在所述停止次數的和最小的情況下所述能量消耗量最小的路徑，計算所述停止次數的和最大的情況下的所述線路成本。
10.根據權利要求8或者9所述的路徑搜索裝置，其特徵在於， 用所述路徑的行駛距離最短的路徑或者所述路徑的行駛時間最短的路徑，來代替所述能量消耗量最小的路徑。
11.根據權利要求3或者10所述的路徑搜索裝置，其特徵在於， 所述路徑搜索處理部針對包括所述能量消耗量最小的路徑、所述路徑的行駛距離最短的路徑、以及所述路徑的行駛時間最短的路徑的多個路徑的各個計算出所述能量消耗量，提示各路徑中的所述能量消耗量的比較。
12.根據權利要求f11中的任意一項所述的路徑搜索裝置，其特徵在於， 所述遠距離搜索用屬性計算部被設置於地圖製作系統或者汽車導航系統。
全文摘要
本發明的目的在於提供一種路徑搜索裝置，在使用了上位層次道路網絡的路徑搜索中能夠進行考慮了線路內的坡度等對能量成本造成影響的因素的搜索，即使始終點間是遠距離，也能夠高速地進行能量成本最小的路徑的搜索。為此，針對與一個遠距離搜索用線路對應的多個近距離搜索用線路，計算各近距離搜索用線路的上坡海拔差的和、以及各近距離搜索用線路的下坡海拔差的和，而作為一個遠距離搜索用線路的屬性，根據該遠距離搜索用線路的屬性和車輛特性，計算車輛行駛時的能量消耗量即線路成本。
文檔編號G01C21/00GK102741654SQ201080062970
公開日2012年10月17日 申請日期2010年3月8日 優先權日2010年3月8日
發明者伊川雅彥, 入江崇志, 木下龍輔, 西川泰浩, 西馬功泰 申請人:三菱電機株式會社