对地图数据进行处理以确定节能路线的方法和装置制造方法
【专利摘要】本申请涉及对地图数据进行处理以确定节能路线的方法和装置。一种根据预定地图数据来确定两个地理位置之间的节能路线的技术，所述地图数据以路段和路线节点的方式描述真实的交通路线网络。该方法的一方面包括：将用于路线计算的路段分割为路段区段，各路段区段均具有一预定速度曲线；根据各路段区段相应被分配的速度曲线，提供该路段区段的预期能耗值；和根据所提供的各路段区段的能耗值，计算相应路段的权重，其中，所述权重能够用于在路线计算过程中确定节能路线。
【专利说明】对地图数据进行处理以确定节能路线的方法和装置
【技术领域】
[0001]本申请总体上涉及节能路线的确定。尤其涉及一种用于根据适当处理的地图数据来确定节能路线的技术。
【背景技术】
[0002]用于计算两个或者多个预定的地理位置(例如，通过起始点、目的点和/或中间目的的输入)之间路线的方法是众所周知的。在这种情况下，计算的路线通常被确定为节点和路段的曲线图，其中，交叉口或道路节点通常相当于节点，并且邻近的交叉口或道路节点之间的区段相当于路段。
[0003]路段和节点可以由附加属性来更加充分地进行说明，所述附加属性表示诸如各段的长度、段类型、最大可允许的行驶速度、行驶方向、交叉口类型等等。路段算法能够使用这些属性来确定各个路段的权重，根据所述权重来计算最佳路线。然而，这样的权重也可能已固定地分配给地图数据中的路段和道路节点。
[0004]检索算法经常执行不同的检索选择，根据所述检索选择能够在两个选择位置之间检索到一条最优路线。例如，选择“最快路线”选项导致检索一条具有最短的行驶时间的路线，而同时所述路线并不一定是具有最短距离的路线。因为路线检索算法优先考虑道路网的高速道路区段而非其它路段并且适当地修改这些区段的权重(根据算法来增加或减小权重)，所以能够进行这样的精确检索。因此，用户能够根据选择的检索选项在两个或者多个位置之间实现满足特定行驶标准的路线检索。
[0005]由DE102010027777A1得到一种用于确定起始点和目的点之间的最优能耗路线的方法，在所述方法中，能耗信息被分配到每个路线区段。能耗信息表示相对于最小能耗的额外能耗，能耗信息能够包含考虑到所分配路线区段的车流量特点的多个能耗值。能耗信息与路线区段一同被存储在数据库中。
[0006]另外，确定最优消耗路线由DE102010053489B3可知。在该情况下，根据生态标准来对在起始点和目的点之间确定的多个路线进行评估。各个路线预计的燃料消耗借助于存储的燃料消耗函数来确定，所述燃料消耗函数具体说明了依据速度的最小消耗。
[0007]用于确定最优消耗路线的已知方法的共同点在于这些方法都基于区段简化的消耗模型，因此经常只给出关于节能路线的粗略预计。在另一方面，将诸如交通路线网络、驾驶习惯、车辆参数和交通状况之类的特点考虑在内的详细的消耗模型的实现要求大量的计算能力。
【发明内容】
[0008]从而提供了一种技术，该技术以灵活性和节约资源的方式使得能够确定节能路线，所述节能路线在不同时明显降低检索操作的速度的情况下将导致能耗的因素都考虑在内。
[0009]为此目的，具体提出一种处理地图数据的计算机辅助方法，所述方法用于确定两个地理位置之间的节能路线，所述地图数据以路段和路线节点的方式表示真实的交通路线网络，并且所述方法包括以下步骤:将用于路线计算的路段分割为路段区段，各路段区段均具有一预定速度曲线；根据各路段区段相应被分配的速度曲线，提供该路段区段的预期能耗值；根据所提供的各路段区段的能耗值，计算相应路段的权重，其中，所述权重能够用于在路线计算过程中确定节能路线。
[0010]在本公开的范围内，并不需要通过与在乘法情况中的使用相联系来理解权重。恰恰相反，也可能根据其它计算操作来处理权重。此外，能耗值可能相当普遍地表示与用于行驶过特定路段区段的能量使用有关的值。
[0011]相应构成路段基础的速度曲线可能表示沿着对应于所述路段的路段区段行驶过程中的行驶速度的速度行进。所述地图数据的每个路段因而能够与对路段之内的行使速度进行指示的速度曲线相联系，所述行驶速度在所述路段内能够改变。因此，分配到一路段的所述速度行进能够表示一具有加速、减速和/或(基本)定速的变化量。加速区段能够与(车辆)加速操作相联系，定速区段能够与匀速(非加速)运动相联系，并且减速区段能够与(车辆)减速操作相联系。
[0012]路段根据其速度曲线能够被分割为路段区段，速度曲线区段具有对应于每个区段的(例如，预定)速度曲线。可选地，具有定速行进或者(根据车辆加速或车辆减速)(例如，均匀的)速度固定变化能够对应于每个路段区段。因此，路段区段的每个速度曲线能够代表十分独特的行驶状态(例如，具有正加速度或负加速度或者具有恒定行驶速度的行驶)。路段的分割数量以及得到的路段区段的数量由此能够取决于速度曲线区段的数量，所述速度曲线区段表示能够分配到路段的速度曲线上的特定行驶状态。因此，每个路段能够确定一个、两个、三个或者更多的路段区段。
[0013]每个路段区段能够由分配到所述路段区段的所述预定速度曲线的初速度和末速度来定义。在具有定速曲线的路段区段情况下，在所述区段的起点和末尾处的初速度和末速度的绝对值在任何情况下都大致相等。在加速/减速情况下，在所述区段的所述起点处的绝对速度值足够小于/大于在所述区段的所述末尾处的绝对速度值，所述速度能够在所述区段内均匀地改变。由此可知，在区段内的速度改变还能够具有相同的前述符号(对应于加速或减速)，但是并非平均地(例如，线性地)行进，并且遵循诸如指数规律。
[0014]从至少一个分配表中读出分配到所述区段的所述速度曲线的能耗值，由此提供对于路段所预期的能耗值。为此，所述至少一个分配表能够包括针对预定速度曲线而预先计算的能耗值，所述预定速度曲线能够通过诸如初速度和末速度的方式来明确定义。因此，在基于确定的速度曲线和进一步的取决于模型的参数(例如，车辆参数)的路线检索操作过程中，能够完全或至少部分免除能耗值的详尽计算。
[0015]所述能耗值能够依靠大量的预定速度曲线来计算，并且被组织和存储在至少一个分配表中。类似于所述地图数据，所述至少一个分配表能够提前存储在导航设备的数据库中。作为此的替代方案，所述至少一个分配表能够在导航设备启动时产生并更新。之后，所述至少一个分配表能够被缓存或者存储在用于加权计算的数据库或缓冲器中。
[0016]取决于能耗模型，所述能耗值能够除包含在怠速运转下车辆(或车辆引擎)能耗的能量分量之外还至少包含取决于预定速度曲线的动能分量、摩擦损耗分量和/或势能分量。当然，单独的能量分量能够被组织到一个或者多个分配表中。也不用说，不依赖于速度曲线的能量分量能够在检索操作过程中直接确定并因此不需要提前存储在分配表中。
[0017]所述方法能够另外包含根据分配到所述路段和路线节点的地图数据来确定速度曲线。为此，分配到所述路段的至少一个参数(例如，路段的长度、最大允许行驶速度、路段类型、交通情况等等)能够用于计算速度曲线。进一步地，停车点、关于下坡、上坡的信息以及/或者关于弯道的数量和几何形状的数字能够包括在速度曲线的计算中。已能够将具有所述地图数据的之前计算的速度曲线提供给每个所述路段。
[0018]所述速度曲线的计算也能够包括以在数量上反映出驾驶员的驾驶习惯的驾驶员曲线作为依据。从搜集的行驶数据也能够独自确定驾驶员曲线。这样的行驶数据能够包括与加速行为有关的信息(例如，减速和加速方式)。驾驶员曲线也能够由驾驶员从大量预先存储的曲线中进行选择。在此情况下，能够使用诸如预设车辆曲线，所述预设车辆曲线由车辆制造商用在引擎控制操作或刹车系统控制操作过程中。
[0019](每个)路段的权重可以从提供给各个路段的路段区段的能耗值的总和计算得到。所述权重能够表示所述能耗值的总和，或者与计算的总和值对应。例如，所述权重能够根据所述总和值成比例或者超过比例地增大。超过比例的增加能够导致具有高能耗的路段极大地处于劣势，并由此不计入路线的计算当中。由此，计算的权重能够表示每个路段的基础权重。此基础权重能够在所述路线计算的过程中(通过加权算法)计算。如果已知与车辆参数和驾驶员曲线有关的信息，那么以地图数据的形式存储的整个道路网络的所述基础权重，或者其部分，也能够提前计算得到并且进行存储。在路线计算过程中，提前计算的所述权重之后能够与其它地图数据一起被检索并被进一步处理。
[0020]由于在过渡处的各自速度曲线可能的不同速度值，在所述路段和所述路段的后续路段之间的过渡中也有可能将表示额外消耗的能耗的权重分量加到(每个)路段的基础权重中。为此，例如，能够分配到所述两个后续路段(或者所述两个后续路段各自的末尾和起始区段)的所述速度值首先彼此进行比较。根据所述比较，则有可能计算与用于将车辆从所述对应路段(比如说，在先路段)的第一速度加速到所述后续路段的第二速度的能量相对应的能耗值。另一方面，由于从预先存储的分配表中读出与所述在先路段的末尾区段与所述后续路段的起始区段之间的速度差对应的能耗值，所以能够进行所述能耗值的计算。随后，根据另外计算的能耗值能够计算在先路段和后续路段之间的过渡的(附加)权重，所述附加权重不论如何都被加到所述在先路段的所述基础权重上(例如，增加到所述基础权重或从基础权重中减去)。
[0021]当然，根据在路段过渡处(比如，在路线节点处)的所述在先和后续路段(路段区段)的速度值，速度的增大或减小反过来导致车辆加速或车辆减速(刹车)。如果车辆包含能量回收系统，那么，在邻近路段之间的过渡处的情况下可以回收能量而不是额外消耗能量。相应地，附加权重随后能够假定为负值，或者从所述路段的所述基础权重中减去。
[0022]此外，为了节能路线的计算，能够向所述路线节点提供将路线节点处的动作的能耗考虑在内的权重。例如，在一节点处的动作就能量而言比相同节点处的另一动作更好(例如，右转与左转相比较)。另外地或者作为此的替代方案，道路交叉口的类型(例如，具有交通灯的十字路口、环状交叉路口等)可能直接影响能耗。相应地，每个路线节点能够分配有至少一个权重，所述权重将道路交叉口处的可能动作的能耗考虑在内，并且还计入路线的计算中。[0023]同样还提供了具有用于执行在此描述的所述方法的程序代码的计算机程序产品，所述计算机程序产品在计算机设备(例如，导航设备)上执行。为此，所述计算机程序产品能够被存储在计算机可读记录媒介(例如，记忆卡或者固定存储器)上。
[0024]另外还提供了 一种用于处理地图数据的装置，所述装置用于确定两个地理位置之间的节能路线，所述地图数据以路段和路线节点的方式表示真实的交通路线网络，所述装置包括:存储单元，至少用于储所述地图数据；将用于路线计算的路段分割为路段区段的设备，各路段区段具有一预定速度曲线；根据各路段区段相应被分配的速度曲线来提供该路段区段的预期能耗值的设备；根据所提供的各路段区段的能耗值来计算相应路段的权重的设备，其中，所述权重能够用于在路线计算过程中确定节能路线。
[0025]所述装置进一步能够包含一种用于根据所述地图数据和所述计算的权重来确定节能路线的设备。另外地或者作为此的替代方案，所述装置能够包含用于提供速度曲线的设备。同样还提供了一种导航系统，所述导航系统包含用于确定节能路线的装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]在此通过以下附图对本申请的更多的细节、方面和优点进行说明，其中:
[0027]图1示出了根据一实施例的系统；
[0028]图2示出了根据一实施例的方法的示意图；
[0029]图3a_3b示出了速度曲线计算的示意图；
[0030]图4a_4c示出了加权计算的示意图；
[0031]图5示出了用于一节能路线的计算的示例性实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0032]图1以框图的形式示出了系统100的实施例，所述系统100用于为了确定两个地理位置之间的节能路线的目的来处理地图数据，所述地图数据包含实际道路网的路段和路线节点。系统可以是固定内嵌导航设备、个人数字处理(PDA)、智能手机或者个人导航设备(PND)的一部分。尽管结合道路网对实施例进行说明，但是本公开能够普遍结合交通路线网络来应用(例如，同样用于铁路网)。
[0033]系统100包含核心功能模块1000、设备1010、设备1020、设备1030、设备1040、设备1050以及至少一个接口 1060，核心功能模块1000为中央处理单元(CPU)、微处理器或者以软件模块的形式，设备1010用于提供速度曲线，设备1020用于分割路段，设备1030用于提供能耗值，设备1040用于计算权重，设备1050用于确定节能路线，通过接口 1060能够和外界交换数据。设备1010、1020、1030、1040、1050和1060能够作为独立的设备来实现，或者作为其替代方案，作为子单元或软件子模块集成在核心功能模块1000中(如图1中虚线所示)。根据本实施例，系统100进一步包含存储单元1070和输入设备1080.但是，输入设备1080和存储单元1070也可以不是系统的一个部分，而是通过接口 1070输入导航数据或者输入数据。所述至少一个接口 1060、输入设备1080和存储单元1070通信地连接到核心功能模块1000上。
[0034]至少一个接口 1060用于通信地将系统100连接到外部控制组件、存储组件或计算组件上。例如，系统100能够作为组成部件被集成在车辆导航设备中，并且通过接口 1060与车辆传感器、引擎控制单元和/或刹车控制单元通信，以读出车辆数据和/或关于驾驶习惯的数据(加速数据、减速数据)。尤其是，作为导航设备的一部分，系统100能够与导航设备的数据存储设备以及处理器通信，以访问存储在导航设备中的地图数据或者将计算的权重提供给导航设备。在此情况下，至少一个接口 1060能够作为硬件接口或者软件编程接口(application programming interface, API)又或者硬件和软件的混合接口来实现。
[0035]在存储单元1070中，用作计算两个或者多个(能够预先设定的)位置(例如，起始点和目的点以及可选的中间点)之间的路线的基础的地图数据存储在至少一个数据库DB30中(见图4)。地图数据包含具有路段特征的路段以及具有节点属性的节点，所述路段和节点能够以关系表的形式进行组织。在此情况下，根据使用的地图数据集的类型，所存储的用于路线计算的属性可以包含与平均行驶速度、转向动作、道路类型、道路环境(例如，市区还是乡村)、交通量(例如，一天不同时间的平均交通量)、停车信号(例如，交通灯和停车指示)、道路坡度、相对高度差以及/或者路弯的数量和弯曲度相关的信息。在此情况下，数据库30中的数据可以根据预定的数据格式来组织和构成。例如，可以根据导航数据标准(NDS)格式或者采用任何其它格式来组织数据。
[0036]输入设备1080被用于将与起始点(例如，来自于位置传感器)和目的点(以及可选的中间停车)相关的输入提供给核心功能模块1000或者提供给设备1020、1030、1040、1050。进一步地，能够提供与驾驶习惯和/或机动车辆参数有关的信息(例如，平均能耗值)。
[0037]输入设备1080还能够用于执行选择操作。例如，能够通过输出设备将预先存储的用于选择的导航选项提供给用户。这样的选择操作能够包括关于检索选项的信息。因此，检索算法能够根据特定的标准(例如，根据两个或多个位置之间的最短距离、最快路线或者最节能路线的标准)来完成检索。在此情况下，可以通过输入键或触摸感应屏的动作，以及/或者声响(例如，通过地名、道路名等等的通信)来产生输入。进一步地，通过外部位置传感器或者系统100的位置传感器(图1中未示出)，核心功能模块1000能够接收当前位置信息，当前位置信息也可以定义起始点。
[0038]能够由具有合适的软件程序的软件子模块或者硬件模块实现的设备1010、1020、1030、1040和1050彼此通信并且与核心功能模块1000通信。每个独立设备1010、1020、1030、1040、1050的功能将关联图2中的流程图进行更加详细的说明。
[0039]图2中表示的流程图示出了用于确定节能路线的方法的实施例，根据图1中表示的系统100对所述方法进行示例性地解释。
[0040]在第一步骤SI中，用于路段的速度曲线由设备1010提供。设备1010用于根据地图数据，并且可以的话根据驾驶员曲线来确定路段的速度曲线。路段以速度曲线为基础，速度曲线表示沿着道路的一区段行驶过程中对应于各个路段的实际的或者预期的行驶速度变化。
[0041]根据一实施例，速度曲线能够由单元1010提前计算，存储在存储单元1070中并且读出用于路线确定。作为此的替代方案，速度曲线能够在路线确定期间确定并且用于根据本方法计算路线。在路线计算过程中确定的速度曲线能够被附加地存储到存储单元1070中用于后续的路线计算。
[0042]在图3a和3b中示例性地示出了用于道路区段的确定的速度曲线。图3a示出了实际道路网的一部分，沿着道路网在两点之间引导一条路线。要行驶到的路线位于交叉有道路2的道路I上，两条道路I和2的交叉口处的交通由交通灯控制。图3b中所示为用于沿着道路I的路线的两条确定的速度曲线10、20，速度曲线10、20表示以道路I的行程(横坐标)为依据的行驶速度(纵坐标)的行进。这样的速度曲线10、20的确定能够由路段属性(例如，道路长度、道路类型、最大允许速度)以及考虑在内的交叉口属性来实现。
[0043]在本示例中，在行驶方向上确定的速度曲线(见图3a中的箭头，该箭头指明了沿着该路段行驶的方向)具有定速区段jl、jl’，减速区段j2、j2’(由于车辆减速)，加速区段j3、j3’(由于车辆加速)以及进一步的定速区段j4、j4’。定速区段jl、j4、jl’、j4’的绝对速度值对应于分配到相应路段的最大允许速度(例如，50km/h或者70km/h)。减速和加速区段j2、j3、j2’、j3’取决于交叉口的类型和驾驶习惯(在此假设，在交叉口由交通灯控制的情况下，车辆减速直到停止)。尤其是，加速区段j2、j3、j2’、j3’的长度取决于驾驶员的驾驶行为(驾驶员曲线)。由经验所知，在运动类型的驾驶风格情况下，刹车距离和加速距离较短(参看速度曲线20);反之，在防御性驾驶风格的情况下，加速和减速距离较长。短的加速和减速距离分别与明显的速度增加和减小相关联，以及速度曲线的上移还有与其相关的相对较高的能耗。明显地，对于定速的区段的速度值取决于驾驶风格，并且可以假定该值高于或低于最大允许速度，或者高于或低于推荐引导速度。通过将驾驶员曲线(所述驾驶员曲线量化说明驾驶员的驾驶风格)考虑在内，能够确定特定驾驶员的速度曲线。在此情况下，驾驶员参数能够从搜集的行驶数据中确定。然而，驾驶参数也能够从设定在车辆中的驾驶选项(例如，正常、运动类型、环保等等)来确定。
[0044]另外，为了达到计算速度曲线的目的，道路区段的弯曲性可以被考虑进去。在此情况下，对于每个路段，对道路的行程的分析可以参考其弯曲特性以及根据弯曲特性的适合的行驶速度。因此，行驶速度能够在接近弯道之前减小并且在弯道之后重新增大。由此方法，可以针对每个道路区段(路段)创建一实际且依赖于道路段的速度曲线，该速度曲线由连续的定速区段和具有(相关联的)速度增大或减小的区段组成。这样的曲线远比针对路段计算的平均行驶速度要更加准确。
[0045]让我们回到图2。在第二步骤S2中，各路段根据设备1020提供的速度曲线10、20被分割为路段区段。在此情况下，设备1020对在速度曲线10、20中出现的速度变化进行分析，并且将路段分割为路段区段以使得能够将速度曲线区段jl、jl’、j2、j2’、j3、j3’、j4、j4’分配到路段的每个区段，所述速度曲线区段jl、jl’、j2、j2’、j3、j3’、j4、j4’或者具有在任何情况下都大体恒定的速度行进，又或者具有逐渐减小或者增大的速度行进。参考图3a中表示的道路区段la、lb以及与之相关的速度曲线(图3b)，对应于道路区段Ia的路段被分解为定速行进的区段(区段jl、jl’)以及减速行进的区段(j2、j2’)。类似地，代表道路区段Ib的路段被分割为具有加速的区段(区段j3、j3’)以及具有定速的区段(区段j4、j4’)。总而言之，根据作为基础的速度曲线10、20，每个路段都能够被分割为一个或多个区段，每个区段对应于匀速运动或者减速或加速运动，并且属于一个路段的全部路段区段相应在总长度上代表该路段。
[0046]这样的分割的优点在于每个具有给定速度曲线的路段都可以被分解为具有已知速度曲线的区段(比如说，分解为具有加速曲线、减速曲线或者匀速运动曲线的区段)。因此，可以借助于路段区段的起点和终点处的速度值来描述这些区段。在具有定速曲线的区段情况下，在区段的起点和终点处的初速度和末速度速度的绝对值vA、vB、vA’、vB’相等，速度在该区段中基本不变。在加速/减速情况下，在区段起点处的绝对速度值VA、VA’小于/大于在区段终点处的绝对速度值VB、VB’。由于在本实施例中进行简化的原因，假设每个区段中都是均匀(线性)速度行进。区段中的速度变化值前面具有相同的符号(比如说，加速或减速)但是并非均匀改变。在此情况下，非线性行进可以通过多次分割来线性近似。总的来说，每个速度曲线都由其初速度和末速度νΑ、νΒ、VA,、Vb,定义。
[0047]在随后的第三步骤S3中，针对具有预定速度曲线的每个路段区段jl、jl’、j2、j2’、j3、j3’、j4、j4’提供相应的能耗值。能耗值由设备1030提供，设备1030根据每个区段的初速度和末速度vA、vB、vA’、vB’从至少一个(二维)分配表60 (参照图4)中读出对应的预先计算的能耗值E (vA, vB)。在至少一个分配表60中，能耗值存储为初速度和末速度Va、Vb、Va’、Vb’来的函数。使用分配表的好处包括，在节能路线的计算过程中不需要大量的计算资源就能够根据尽可能真实的速度曲线来确定尽可能真实的能耗值。换句话说，依赖于普通的硬件资源甚至是便携式导航设备，能够迅速地计算出节能路线，或者说比仅仅根据最短距离的标准计算得到的路线稍稍慢一些。为了计算权重，只需要将存储或缓存在存储单元1070中的分配表从存储单元1070加载到系统100的工作存储器中，在此分配表随后能够被用于设备1030以用于适当的能量值的选择。
[0048]也可以将与能耗相关的不同绝对值存储在不同的分配表60中。为了确保能耗值计算的灵活和简单操作，与动能、摩擦损耗、高度改变产生的势能相关的绝对值、以及/或者与空气阻力损耗相关的绝对值能够根据能耗模型存储在不同的分配表中。尤其是，能够被分配到定速、加速或减速区段的能耗值能够被放置在不同的分配表中。对于每个路段区段，设备1030从至少一个分配表60中读出分配到速度曲线的能耗值并且将这些能耗值传输到设备1040以计算权重。
[0049]根据图2，在后续步骤S4中，根据提供的能耗值计算各个路段的权重。为此，设备1040将每个路段的权重作为其路段区段的绝对能耗值的总和来计算。特别地，设备1040根据阶梯函数从绝对能量值的总和确定每个路段的能耗:
[0050]E (vA, vb, d) -Elutacc (vA, vB), ELUTdec (vA, vB) for vA O vB
[0051]=dXELUTconst (vA, vB)for vA=vB
[0052]其中，ELUTacc和E_e。分别表示加速区段和减速区段的每单位距离的能量值，并且ELUTconst表示具有定速的区段的每单位距离的能量值。由于能量值EmT_st取决于绝对速度值^ (其中，vA=vB)，作为不依赖于距离的该值能够被存储在至少一个分配表60中，随后在相加之前该值与相应的距离值相乘。距离值d对应于各自路段区段的长度。作为不依赖于距离但取决于函数值vA、vB的加速和减速值EmTa。。、ELUTdec能够被存储在至少一个分配表60中。在加速和减速值Εωτ.、Εωτ&。的预计算中，还有可能将特别的驾驶员曲线和/或车辆模型作为依据，所述车辆模型将诸如加速/减速的程度(以及由此获得的减速和加速距离)考虑在内。
[0053]因而，以此方法针对每个路段分别计算的权重相当于针对每个路段的每个路段区段计算的能耗值的总和。作·为此的替代方案，针对每个路段区段计算的权重可表示与计算的总和值具有预定的函数关系的值。例如，权重(或者权重的绝对值)能够随着总和值按照比例或者超过比例地增力卩。超过比例的增加能够导致高能耗的路段处于极度劣势。在路线计算过程中，分配到路段的权重决定了在路线计算中该路段与邻近路线相比处于劣势还是优势。在此情况下，根据使用的检索算法，计算的权重能够具有正的或负的值。在此情况下，重要的并非是依据分配到各个路段的能量值来实际计算权重。实质在于所计算的权重与所计算的能耗值成比例，并且具有预期的高/低能耗的路段相应地根据确定的权重而处于劣势/优势。
[0054]根据分配到各个路段的速度曲线来计算的权重能够针对每个路段独立计算(比如说，不考虑对于路线来说可能出现后续路段)。这些权重代表每个路段的基础权重。这样的基础权重是路段专用的，并且能够直接在路线计算过程中或者事先计算得到，并且与导航数据(例如，地图数据)一同存储在数据库中。然而，实质在于这些基础权重并未考虑到必须消耗的能量，例如，为了在从已行驶道路区段(以下称为在先路段)过渡到随后的道路区段(以下称为后续路段)的交叉口或者枢纽将车辆从第一速度(以下称为速度VA)加速到第二速度(以下称为速度Vb)而消耗的能量。
[0055]与此联系可以知道，不考虑进入交叉口的在先路段以及驶出交叉口的后续路段，根据提供给各个路段的速度曲线可以就交叉口的过渡得到非常不同的能耗值。例如，当分配到后续路段(或者其起始区段)的速度值Vb大于分配到在先路段(或其末尾区段)的速度值Va时，在过渡处还需要用于车辆加速的能量。另一方面，当速度值Vb小于速度值Va时，在过渡中对应的减速操作(车辆刹车)的情况下不消耗额外的加速能量。恰恰相反，在对应的刹车操作的情况下，动能以热量的形式耗散。
[0056]如果车辆包含能量回收系统(例如，能够将刹车操作中的动能转化为电能)，刹车操作甚至能够产生能量的回收。这样的能量回收之后能够被考虑在路线计算中，在计算中提供了对应于能量回收值的(负)权重值，或者从路段的基础权重中减去。
[0057]图4a到4d示出了对路线加权计算中如何包括相邻路段之间的过渡处的额外能量消耗值进行说明的实施例。
[0058]图4示例性地示出了实际道路网的一部分，在两点之间沿着该部分引导一条路线。将要行驶的路线在第一道路3上，第一道路3与第二道路4交叉，沿着第一道路区段3a的路线通向交叉口 5。在交叉口 5处，路线被进一步引导为沿着接着第一道路区段3a的第二道路区段3b。
[0059]在图4b到4d中更加详细地说明了对应于两个道路区段3a和3b的路段(图1a中的路段lroute segment_l和路段2route segment_2)的能耗值和权重的计算,并且将交叉口 5处的道路过渡的能耗也考虑在内。
[0060]图4b首先示出了分配到两个道路区段3a、3b的路段速度曲线。两个路段的速度曲线具有近乎一致的速度行进，12m/s的导引速度(或设置点速度)被分配到路段I的速度曲线，且24m/s的导引速度(或设置点速度)被分配到路段2的速度曲线。指定的速度值仅用于说明目的。应当明白精确的速度值取决于道路情况。
[0061]不考虑相邻路段或者其路段区段的速度行进，设备1030和1040针对两个路段之中的每一个计算各自的基础权重，因此，正如前文所述，对于单个的路段区段，根据速度曲线，能耗值都能从分配表中读出并且进行相加。在这种情况下，对于路段Iroutesegment_l ,为了获得能耗值Elteute segment—丨(和由此用于路段lroute segment_l的基础权重)，设备1030和1040仅须从分配表中读出具有vA=12m/s速度的能耗值Εωτ。., (νΑ, vA)，，然后与长度d相乘。对应的，同样适用于路段2route segment_2的基础权重的计算。[0062]然而，正如从图4b中看到的，在交叉口 5处路段I和路段2之间的速度行进中存在不连续的过渡。换句话说，在从道路区段3a到道路区段3b的过渡处，驾驶员希望将车辆从12m/s的速度进一步加速到24m/s的速度。根据本发明，在从路段I到路段2的过渡中为了将车辆从12m/s的速度进一步加速到24m/s的速度继而产生的能量消耗也被考虑，即在用于从路段I到路段2的过渡处加速的额外能量消耗Eva VB被加到计算的路段I的能耗值(或基础值)上。
[0063]考虑到交叉口处路段I和路段2的速度值，其实现在于设备1020和1030首先确定速度差Va-Vb以及(如果合适的话，考虑到驾驶员曲线)路段区段j2，所述路段区段j2对应于用于加速(或者减速)所需要的路段区段的长度。路段区段j2被加到路段I并且位于路段I的段尾。如图4c中看到的，路段I被分解为具有匀速行进的路段区段jl以及具有加速行进(从vA增大到vB)的路段末尾处的区段j2。进一步地，在对路段中的加速或减速阶段期间能量分量进行计算的情况下，设备1030确定用于过渡额外需要的能耗Eva VB，为此设备1030从用于加速区段和减速区段的分配表中读出相应的能量值EmTaee(VA，vB)。
[0064]确定的额外能耗Eva VB之后被添加到路段I的最后路段区段j2上。因为从分配表中读出的能量值已经包含了用于区段j2中的基础权重的能量分量EVA_p，并且已经针对路段区段jl和j2计算出用于路段I的基础权重Eltoute segmentl (参见图4b和4c)，所以从计算的基础权重EK.seg_tl中减去针对j2的基础能量分量ΕνΑ_ρ (参见图4c)。如之前简单介绍的，如果路段特定基础权重已经被预先计算并且存储并且之后在路线计算过程中仅仅对路段之间的过渡的能耗值进行计算，那么基础权重分量ΕνΑ_ρ从计算的基础权重Eltoute sesnentl中减去就尤其有好处。如果在路线计算过程中确定了基础权重和过渡权重，那么就能够直接计算出针对路段I排除最后路段区段j2的基础权重。
[0065]总的来说，得到针对路段I的能耗值(将到后续路段的过渡所产生的能耗考虑在内)，针对路段I的能耗值根据以下关系由基础权重分量和两个邻近的路段之间的过渡产生的能耗分量组成:
[0066]EEoute segment~ERoutg segmentl+EVA VB " EvA_J2
[0067]不考虑图4a_4d所示的示例，针对在道路节点(或道路交叉口)造成的能耗的过渡分量在所有情况下都被添加到两个后续路段的在先路段。
[0068]进一步地，设备1040被用于提供针对路线节点的权重。为达此目的，设备1040读出分配到节点的属性，例如，所述属性更加详细地说明了接近的交叉口或枢纽(例如，带有交通灯的十字路口、环状交叉路口等等)，并且权重被分配到节点。因此，由于红灯信号导致的可能较长的等待时间，通过比较相应的权重，由交通灯控制的交叉口与环状交叉路口相比可能处于劣势。进一步地，路线节点处不同的动作可以具有不同的权重。例如，就能耗而言，在交叉口的右转动作比左转动作更加有利。相应地，与右转动作相比，权重劣势被施加到左转动作。因此，考虑到在交叉口处可能的动作的至少一个权重被分配到路线节点。
[0069]在进一步的步骤S5中，单元1050根据计算的权重最终确定节能路线。单元1050读出路段和路线节点及其计算的权重，并且确定至少两个预定位置之间的节能路线，在此节能路线中，单元1050使得可能的路段组合的权重的总和最小。
[0070]总之，基于在图5中概括地示出的示例性实施例对根据计算出的表示能耗的权重来计算节能路线进行了更加详细的说明。[0071]根据此图，节能路线的确定是基于确定两个位置之间最短距离的检索算法40 (例如，Dijkstra算法)和根据预期能耗对路段和路线节点加权的加权算法50的联合使用。正如上面已经说明的与图2中的方法步骤有关的加权算法50将路段分割为区段，将具有定速、减速或加速的各个速度曲线分配到各个区段，区段的速度曲线以初速度和末速度vA、vB的方式明确定义。随后，加权算法50使用至少一个分配表60，分配表60包含根据初速度和末速度值vA、vB预先计算的能耗值(这些值能够在车辆模型和/或驾驶员曲线的帮助下预先计算)，并且对分配给路段的各个区段的能耗值进行选择。进一步地，对于每个路段，加权算法50从其路段区段的能耗值计算能耗值，并且从此能耗值计算路段权重。该权重被传递到检索算法40，该算法之后根据地图数据以及提供的补充权重来确定节能路线。
[0072]根据分配给各个路段的速度曲线能够确定实际的能耗值。在此情况下，一方面是针对路段计算的速度曲线被分解为路段区段的预定速度曲线，这些预定速度曲线能够被分配到预先计算的能耗值。分配到或者能够分配到各个区段的能耗值随后被用于计算每个路段的权重。
[0073]总的来说，此处所述的技术能够根据尽可能真实的能耗模型在节约资源的快速方式下确定节能路线。该技术能够被用在具有标准硬件资源的普通导航设备中，节能路线的计算与根据最短距离标准的常规路线计算一样快，或者仅仅稍慢。
【权利要求】
1.一种处理地图数据的计算机辅助方法，所述方法用于确定两个地理位置之间的节能路线，所述地图数据以路段和路线节点的方式表示真实的交通路线网络，并且所述方法包括以下步骤: 将用于路线计算的路段分割为路段区段，各路段区段均具有一预定速度曲线； 根据各路段区段相应被分配的速度曲线，提供该路段区段的预期能耗值；和 根据所提供的各路段区段的能耗值，计算相应路段的权重，其中，所述权重能够用于在路线计算过程中确定节能路线。
2.根据权利要求1所述的方法，根据提供给路段的速度曲线来对路段进行分割，其中，各路段区段对应于一具有恒定速度或者渐变速度的速度曲线。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，提供路段区段的预期能耗值包括从至少一个分配表中读出与速度曲线对应的能耗值。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，进一步包括:根据预定速度曲线预先计算能耗值，并且将预先计算的能耗值和相关联的速度曲线组织到至少一个分配表中。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述速度曲线根据分配到路段和路线节点的地图数据计算得到。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述速度曲线的计算进一步基于定量反映驾驶员驾驶习惯的驾驶员曲线。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述驾驶员曲线根据所搜集的行驶数据按个体确定。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述驾驶员曲线是驾驶员从多个预先存储的曲线中选择得到的。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述速度曲线随所述地图数据被提前存储。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中，所述权重的计算包括: 根据路段的各个路段区段被提供的能耗值的总和，计算该路段的至少一个基础权重。
11.根据权利要求10所述的方法，计算沿可能路线的路段的权重进一步包括: 根据两个相继路段的速度值的比较来计算在这两个相继路段的过渡处的额外能耗值，所述额外能耗值表示从具有预定第一速度值的在先路段行至具有预定第二速度值的后续路段的能耗；以及 将根据所述额外能耗值确定的权重加到所述在先路段的基础权重上。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，进一步包括提供路线节点的权重，所述路线节点的权重进一步考虑到在路线节点处的动作的能耗。
13.—种处理地图数据的装置，所述装置用于确定两个地理位置之间的节能路线，所述地图数据以路段和路线节点的方式表示真实的交通路线网络，所述系统包括: 存储单元(1070)，至少用于存储所述地图数据； 将用于路线计算的路段分割为路段区段的设备(1020)，各路段区段均具有一预定速度曲线； 根据各路段区段相应被分配的速度曲线来提供该路段区段的预期能耗值的设备(1030);和根据各路段区段被提供的能耗值来计算相应路段的权重的设备(1040)，其中，所述权重能够用于在路线计算过程中确定节能路线。
14.根据权利要求13所述的装置，进一步包括用于根据预定的地图数据和计算出的权重来确定节能路线的设备(1050)。
15.根据权利要求13或14所述的装置，进一步包括用于提供速度曲线的设备(1010)。
16.一种导航设备，所述导航设备包括根据权利要求13-15中任一项所述的装置。
【文档编号】G01C21/34GK103630142SQ201310373895
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2012年8月23日
【发明者】约尔格·沃尔夫 申请人:伊莱比特汽车公司