JP4078905B2

JP4078905B2 - Road gradient estimation device

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Publication number: JP4078905B2
Application number: JP2002206213A
Authority: JP
Inventors: 修昭三木; 貴内藤
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2022-07-15
Also published as: JP2004046746A

Description

【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（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）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。
【０００５】
【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）配等がデータとして含まれていない。そもそも、ナビゲーション装置は、車両の運転者等の使用者に対して、車両の位置を表示したり、目的地までの経路を探索して表示したりするためのものであるので、２次元的な地図の上に車両の位置や経路を表示すれば事足りるからである。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。
【０００６】
そこで、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り（特開２０００−１２３２９２号公報参照）、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、前記等高線やメッシュ標高データなどの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、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ので、前記メッシュの節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メッシュの節点が周囲の平坦（たん）な箇所に位置する場合には、道路上の標高が前記メッシュの節点の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。これは、等高線の場合も同様である。また、道路の勾配を前記等高線やメッシュ標高データをそのまま利用して求めることができない。
【０００７】
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、道路の勾配を推測することによって、高い精度で道路の勾配を推測することができる道路勾配推測装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の道路勾配推測装置においては、道路情報を記憶する道路情報記憶手段と、道路上の標高を特定することができる特定点データを記憶する特定点データ記憶手段と、地形の標高を示す標高データを記憶する標高データ記憶手段と、道路設計基準データを記憶する道路設計基準データ記憶手段とを有し、前記道路情報記憶手段に記憶された道路情報と、前記標高データ記憶手段に記憶された標高データとに基づいて各道路上の標高を推測し、前記特定点データ記憶手段に記憶された特定点データと、前記道路設計基準データ記憶手段に記憶された道路設計基準データとに基づいて推測された各道路上の標高を補正し、各道路の勾配を推測する。
【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、前記標高データは、メッシュ標高データである。
【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、前記道路設計基準データは、縦断曲線データ及び縦断勾配データを含む。
【００２０】
【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。
【００２１】
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。
【００２２】
図２において、２０は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、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。
【００２３】
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。
【００２４】
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５０〔ｍ〕メッシュのメッシュ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（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）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。
【００２５】
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。
【００２６】
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することが道路と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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、あらゆる形態の記録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。
【００２９】
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、前記地図データファイル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。
【００３０】
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、２条化道路として処理される。例えば、片側２車線以上の幹線道路の場合、２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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、あらゆる形態の記録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。
【００３４】
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。
【００３５】
この場合、メッシュ標高データとしては、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。そして、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。
【００３６】
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渡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。そして、前記特定点の標高を道路の標高、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を補正すればよいので、精度が高い標高推測を行うことができる。
【００３７】
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、標高データに基づいて道路の勾配を推測する道路勾配推測部１３、少なくとも地図上の道路の位置を特定することができる地図データ、地図上の位置情報に対応させた標高を特定することができる標高データ及び道路設計基準データに基づいて、道路の標高を推測する道路標高推測部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。
【００３８】
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は隣り合う二つの特定点を設定する。ここでは、隣り合う二つの特定点を選定し、道路の標高を推測する範囲として設定する。また、前記道路勾配推測部１３は、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、道路の勾配を推測する。さらに、前記道路標高推測部１４は、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、道路の標高を推測するが、より詳細には、推測された道路の勾配の変化、特定点データ及び道路設計基準データに基づいて前記標高データを補正して、道路の標高を推測する。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。
【００３９】
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。
【００４０】
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て実行する必要がない。
【００４１】
次に、前記構成の道路情報推測装置の動作について説明する。なお、本実施の形態においては、特定点設定部１２が隣り合う二つの特定点を設定し、道路標高推測部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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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（ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）やＨＥＶ（ＨｙｂｒｉｄＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）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。
【００４７】
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。
【００４８】
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行う。
ステップＳ２道路勾配・標高推測処理を行う。
ステップＳ３表示処理及び車両制御処理を行い、処理を終了する。
【００４９】
次に、道路勾配・標高推測処理について詳細に説明する。
【００５０】
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。
【００５１】
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、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１〔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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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、道路の標高を示す曲線の変曲点である山と谷の位置を特定し、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。
【００５５】
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。
【００５６】
ところで、実際の道路は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ることで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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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行う。
ステップＳ２−３勾配・標高推測処理を行い、処理を終了する。
【００６０】
次に、ノード点標高算出処理について説明する。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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、３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。
【００６６】
例えば、図５に示される例におけるノード点４は、３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。
【００６７】
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、３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。
【００６８】
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、３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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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、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の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、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。
【００７３】
次に、勾配・標高推測処理について説明する。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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、長さ方向に渡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。
【００８０】
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。
【００８１】
続いて、道路情報推測装置２０は、第１の補正標高データである疑似標高データの曲線の近似処理によって得られる近似曲線に基づいて、道路の山と谷との位置を検出する山谷検出処理を実行して、第１の補正標高データの変化から道路の山と谷とを特定する。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、道路の勾配を推測し、該道路の勾配に基づいて道路の標高を推測する道路設計基準組込処理を実行する。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。
【００８２】
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山谷検出処理を行う。
ステップＳ２−３−４道路設計基準組込処理を行い、処理を終了する。
【００８３】
次に、山谷検出処理について説明する。
【００８４】
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山谷検出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。
【００８５】
ところで、道路の設計基準には、道路の勾配が変化する箇所、すなわち、道路の標高を示す曲線の変曲点である山と谷には縦断曲線を設けるようになっている。そして、縦断曲線の形状を規定する半径や長さの数値は、道路の種別、等級、設計速度等に応じてあらかじめ定められている。そのため、道路の山と谷の位置を特定することができれば、道路設計基準データに含まれる縦断曲線データに基づいて、山と谷の位置における道路の勾配を特定することができる。
【００８６】
そこで、本実施の形態において、道路情報推測装置２０は、山と谷との位置を特定するために山谷検出処理を実行するようになっている。
【００８７】
この場合、道路情報推測装置２０は、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み、山谷検出処理の対象範囲としての近似範囲を決定する。なお、本実施の形態において、該近似範囲は、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とする。これにより、近似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。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。
【００８８】
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。
【００８９】
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、６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。
【００９０】
ここで、６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。
【００９１】
まず、求める近似曲線を表す式（１）を次のように設定する。
【００９２】
【数１】

【００９３】
ただし、ｘは距離−標高平面における距離、ｙは距離−標高平面における標高である。
【００９４】
そして、各ノード点の疑似標高データを示す点■の座標を（ｘ_i、ｙ_i）とすると、前記点■と近似曲線との標高に関する差ｄ_iは次の式（２）のように表される。
【００９５】
【数２】

【００９６】
なお、差ｄ_i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ｄ_iの絶対値に対応する値を得るために、前記差ｄ_iを２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ｄ_iを２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。
【００９７】
【数３】

【００９８】
次に、前記Ｓｅが最小となるような係数ａ₀〜ａ₆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〜ａ₆でそれぞれ偏微分して、次の式（４）〜（１１）を得る。
【００９９】
【数４】

【０１００】
【数５】

【０１０１】
【数６】

【０１０２】
【数７】

【０１０３】
【数８】

【０１０４】
【数９】

【０１０５】
【数１０】

【０１０６】
【数１１】

【０１０７】
続いて、前記（４）〜（１１）を０とおくと、係数ａ₀〜ａ₆を未知数とする７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〜ａ₆を求める。そして、求められた係数ａ₀〜ａ₆の値を代入した式（１）が近似曲線を表す式となる。
【０１０８】
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。
【０１０９】
図１２に示されるように、近似曲線（ｄ）における山と谷とは、実際の道路の標高を示す曲線（ａ）における山と谷とに一致している。したがって、前記近似曲線（ｄ）から山と谷の位置を推測することができる。なお、前記近似曲線では小さい谷や山などを無視してしまうので、近似範囲を広げすぎると、山と谷の位置を適切に推測することが困難になる。そのため、本実施の形態においては、前述されたように、隣り合う二つの特定点間の約２〔ｋｍ〕の範囲を近似範囲として、山と谷の位置を推測するようになっている。
【０１１０】
続いて、道路情報推測装置２０は、前記近似曲線（ｄ）の変曲点を求めて山と谷の位置を特定する。この場合、前記近似曲線（ｄ）を表す式を微分して０になる位置が山であり、谷である。これにより、山及び谷の位置を特定することができる。なお、山であるか谷であるかの判定は、前後の標高の傾きから判断する。山である場合、傾きは＋から−に、谷である場合、傾きは−から＋に変化する。
【０１１１】
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擬似標高データを読み込む。
ステップＳ２−３−３−２山谷を推測する。
ステップＳ２−３−３−３山谷を特定し、処理を終了する。
【０１１２】
次に、道路設計基準組込処理について説明する。
【０１１３】
図１４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１５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１６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１７は本発明の第１の実施の形態における道路設計基準組込処理の動作を示すフローチャートである。なお、図１４及び１６においては、横軸に距離を、縦軸に標高を採り、図１５においては横軸に距離を、縦軸に勾配を採っている。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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、山谷検出処理において特定された山と谷の位置に挿入される。
【０１１６】
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型（山）ではＲ＝３０００〔ｍ〕以上の曲線、凹型（谷）ではＲ＝２０００〔ｍ〕以上の曲線を用いる。そして、推奨は、凸型でＲ＝４５００〔ｍ〕以上、凹型で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、凸型でＲ＝４５００〔ｍ〕を２４０〔ｍ〕、凹型でＲ＝３０００〔ｍ〕を１６０〔ｍ〕の縦断曲線を挿入する。
【０１１７】
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。
【０１１８】
例えば、特定点である橋から凸型（山）に挿入された縦断曲線までの範囲の場合、図１４に示されるように、道路が登っていることが凸型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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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（１２）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（１２）
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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判断する。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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の種別など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。
【０１２７】
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を道路設計基準を満たすように変化させる。
【０１２８】
このようにして、推測結果を確認して、図１５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１５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１６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１６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点であり、■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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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、山及び谷の位置を特定し、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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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て実行する必要がない。
【０１３５】
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め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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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及び同じ動作については、その説明を省略する。
【０１３９】
図１８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１９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。
【０１４０】
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、該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。道路標高推測部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。
【０１４１】
これにより、図１８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１８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１８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。
【０１４２】
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１９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１９において、曲線（ａ）は実際の道路の勾配を示す曲線である。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、道路勾配推測装置においては、道路情報を記憶する道路情報記憶手段と、道路上の標高を特定することができる特定点データを記憶する特定点データ記憶手段と、地形の標高を示す標高データを記憶する標高データ記憶手段と、道路設計基準データを記憶する道路設計基準データ記憶手段とを有し、前記道路情報記憶手段に記憶された道路情報と、前記標高データ記憶手段に記憶された標高データとに基づいて各道路上の標高を推測し、前記特定点データ記憶手段に記憶された特定点データと、前記道路設計基準データ記憶手段に記憶された道路設計基準データとに基づいて推測された各道路上の標高を補正し、各道路の勾配を推測する。
【０１４６】
この場合、高い精度で道路の標高を推測することができる。
【０１４８】
この場合、高い精度で道路の勾配を推測することができる。
【０１５０】
この場合、道路上の各ノード点の勾配及び標高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道路勾配推測データ及び道路標高推測データ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山谷検出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縦断曲線を示す図である。
【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１６】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１７】本発明の第１の実施の形態における道路設計基準組込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１９】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道路勾配推測部
１４道路標高推測部
１５ノード点標高算出処理部
１６道路設計基準読込部
２０道路情報推測装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a road information estimation device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, it is mounted on a vehicle such as an automobile, and a position measuring device called GPS (Global Positioning System) and various sensors are used to display the position of the vehicle to a user such as a driver of the vehicle, 2. Description of the Related Art Navigation devices that search for and display a route to a destination are known.
[0003]
There is also provided a driving force control device for a vehicle in which driving force control can be performed in a vehicle equipped with the navigation device in accordance with road condition data provided by the navigation device. In this case, for example, when it is detected that the vehicle is approaching a corner (curve) and a predetermined condition based on the driver's motion is satisfied, a corner for decelerating the vehicle such as downshifting as driving force control Control is performed. Then, an upper limit shift stage is determined, and a shift stage higher than the upper limit shift stage (a shift stage on the high speed side, a shift stage with a small gear ratio, etc.) is not selected.
[0004]
In this case, the vehicle driving force control device performs calculation based on various data such as road condition data provided by the navigation device, vehicle speed, and accelerator opening, creates control data, and performs the control. Control according to the road shape is performed based on the data.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional navigation device, the map data does not include road elevation, gradient, etc. as data. In the first place, the navigation device is for displaying the position of the vehicle and searching for and displaying the route to the destination for the user such as the driver of the vehicle. This is because it is sufficient to display the position and route of the vehicle on the map. However, when controlling the driving force and suspension of the vehicle appropriately according to the gradient, controlling the energy efficiently in a hybrid vehicle, or controlling the engine according to the altitude, the altitude and gradient of the road Data on etc. are needed. That is, efficient control and smooth travel can be performed by performing in advance the control that has been performed after facing the slope.
[0006]
Therefore, using the contour lines included in the map provided by the Geospatial Information Authority of Japan (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-123292) or using the mesh elevation data of 50 [m] mesh published by the Geospatial Information Authority of Japan. It is conceivable to correct the map data. However, altitudes set regardless of the presence or absence of roads such as the contour lines and mesh elevation data do not necessarily represent the altitudes on the actual roads and cannot be used as they are. In other words, since the mesh elevation data is data obtained by measuring the elevation at the nodes of the mesh, the elevation on the road can be accurately grasped when the nodes of the mesh are located on the road, but this is not the case. In some cases, a considerable error occurs. For example, when a road is filled and constructed and the nodes of the mesh are located in flat surroundings, the elevation on the road is higher than the elevation of the nodes of the mesh, and the road In the case where the mesh nodes are cut and the nodes of the mesh are located in a flat area around the ground, the altitude on the road is lower than the altitude of the nodes of the mesh. The same applies to contour lines. Further, the road gradient cannot be obtained using the contour lines and mesh elevation data as they are.
[0007]
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and estimates the road gradient on the basis of map data, mesh elevation data, and road design standard data that can be grasped in advance. The slope of Give Road that can be guessed Slope An object is to provide an estimation device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in the road gradient estimation apparatus of the present invention, road information storage means for storing road information, On the road elevation Special Specific point data storage means for storing specific point data that can be determined, elevation data storage means for storing elevation data indicating the elevation of the terrain, and road design reference data storage means for storing road design reference data. Road information stored in the road information storage means When, Elevation data stored in the elevation data storage means And the specific point data stored in the specific point data storage means, Road design standard data stored in the road design standard data storage means When On the basis of the Correct the estimated elevation on each road , Guess the slope of each road.
[0011]
In still another road information estimation device of the present invention, the altitude data is mesh altitude data.
[0012]
In still another road information estimation device of the present invention, the road design reference data further includes longitudinal curve data and longitudinal gradient data.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0021]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the road information estimation apparatus according to the first embodiment of the present invention from the viewpoint of function. FIG. 2 shows the detailed configuration of the road information estimation apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG.
[0022]
In FIG. 2, reference numeral 20 denotes a road information estimation device, which is disposed on a vehicle such as a passenger car, a truck, a bus, a motorcycle, or a work vehicle that travels on the road. Reference numeral 41 denotes a GPS satellite that orbits around the earth and transmits GPS information. Here, there are actually a plurality of GPS satellites (for example, 24 in 6 orbits), but in FIG. 2, a single GPS satellite 41 is shown as representing all GPS satellites. .
[0023]
In the road information estimation device 20, reference numeral 21 denotes a navigation control device that executes basic processing as a navigation device, such as displaying a map, recognizing the current position of the vehicle, and route guidance. Reference numeral 22 denotes a road information estimation control device that executes processing for estimating road information such as the altitude and slope of the road. The road information estimation control device 22 transmits and receives various information to and from the navigation control device 21. Reference numeral 23 denotes a specific point database that stores structures such as bridges and tunnels that are attached to the road and whose actual road elevation and slope data are known, that is, specific point data. .
[0024]
Reference numeral 24 denotes a GPS receiving device that receives GPS information from the GPS satellite 41 and transmits the GPS information to the navigation control device 21, and has the same configuration as that used in a normal navigation device. Reference numeral 25 denotes an altitude database that stores mesh elevation data of 50 [m] mesh that is published by the Geographical Survey Institute. Reference numeral 26 denotes a vehicle control device interface for communicating with a vehicle control device that controls each part of the vehicle, such as a vehicle engine control device and a driving force control device that controls a gear ratio. Further, 27 includes a CRT, a liquid crystal display, an LED (Light Emitting Diode) display, a holography device, and the like, and a display for displaying road information such as road altitude and slope according to a command from the road information estimation control device 22 Device. The display device 27 also displays information output from the navigation control device 21 such as a map, a route, and a searched facility.
[0025]
Reference numeral 28 denotes a sensor information receiving device that receives various vehicle state information indicating the state of the vehicle from various sensors and transmits it to the road information estimation control device 22. The various vehicle state information is also transmitted to the navigation control device 21 via the road information estimation control device 22. In this case, the various sensors detect an accelerator opening sensor that detects the accelerator opening, a brake switch that detects the movement of the brake pedal operated by the driver, and a steering angle that is operated by the driver. Steering sensor, winker sensor for detecting the movement of the winker switch operated by the driver, shift lever sensor for detecting the movement of the shift lever of the transmission operated by the driver, vehicle speed sensor for detecting the traveling speed of the vehicle, that is, the vehicle speed , An acceleration sensor for detecting the acceleration of the vehicle, a yaw rate sensor for detecting a yaw rate indicating a change in the direction of the vehicle, and the like. The various vehicle state information includes the accelerator opening, the movement of the brake pedal operated by the driver, the steering angle of the steering operated by the driver, the movement of the blinker switch operated by the driver, and the transmission operated by the driver. The movement of the shift lever, the traveling speed of the vehicle, that is, the vehicle speed, the acceleration of the vehicle, the yaw rate indicating the change in the direction in which the vehicle is facing, and the like are included.
[0026]
Reference numeral 29 denotes a road design standard database that stores various data included in the road design standard, which is a standard for designing roads, that is, road design standard data. In Japan, roads including major roads such as expressways and national roads are constructed based on road design standards. Here, the road design standard includes a design standard for enabling the vehicle to smoothly travel on a road section that changes from an uphill road to a downhill road or a road section that changes from a downhill road to an uphill road. Yes. In this case, it is stipulated that the section connecting the uphill road and the downhill road is a road having a predetermined distance and a radius of curvature, or that the vehicle driver secures a predetermined field of view. . As a result, the vehicle can travel safely, and a road can be constructed in which the driver of the vehicle does not feel mental pressure or burden.
[0027]
The various data includes, for example, longitudinal curve data as data relating to a road longitudinal curve, longitudinal gradient data as data relating to a road longitudinal gradient, and the like. In general, the road design standard data is numerically determined according to the road type (national road, prefectural road, main local road, general road, highway, etc.), road grade, design speed, and the like. In the case of the longitudinal curve data, the radius and length values of the longitudinal curve are determined according to the road type, road grade, design speed, curve shape of the longitudinal curve (distinguishment between convex curve, concave curve, etc.), etc. It has been. In the case of the longitudinal gradient data, the numerical value of the longitudinal gradient is determined according to the road type, the road grade, the design speed, and the like.
[0028]
Here, the navigation control device 21 includes a calculation means such as a CPU and MPU (not shown), a storage means such as a semiconductor memory and a magnetic disk, a communication interface, and the like. The storage means stores a map database 21a. The map database 21a is a database composed of various types of map data. For example, an intersection data file, a node data file, a road data file, and facility information in which information on facilities such as hotels and gas stations in each region is recorded. Includes data files. In addition to the data for searching for the route, the storage means displays a guide map along the searched route on the screen of the display device 27, the distance to the next intersection, the next intersection Various data for displaying the direction of travel and the like and displaying other guidance information are recorded. The storage means also records various data for outputting predetermined information as audio. The storage means includes all forms of recording media such as magnetic tape, magnetic disk, magnetic drum, flash memory, CD-ROM, MD, DVD-ROM, optical disk, MO, IC card, optical card, and memory card. It is also possible to use a removable external storage medium.
[0029]
In the map database 21a, intersection data files are recorded with intersection data, node data files with node data, and road data files with road data. Road conditions are determined by the intersection data, node data, and road data. It is displayed on the screen of the display device 27. The intersection data includes the type of intersection, that is, whether the intersection is a traffic signal lamp or an intersection where a traffic signal lamp is not installed. The node data constitutes at least the position and shape of the road in the map data recorded in the map data file, and includes actual road branch points (including intersections, T-junctions, etc.), node points And data indicating a link connecting the node points. Further, the node point indicates at least the position of a road bending point.
[0030]
The road data includes data such as the width, cant, bank, number of lanes of the road, points where the number of lanes decreases, points where the width becomes narrower, and the like. In the case of an expressway or a main road, each lane in the opposite direction is stored as separate road data and processed as a double road. For example, in the case of a main road having two or more lanes on one side, it is processed as a two-way road, and the upward lane and the downward lane are stored in the road data as independent roads. The corner includes data such as a radius of curvature, an intersection, a T-junction, and a corner entrance. Further, the road attributes include data such as level crossings, expressway entrance / exit rampways, expressway toll gates, and road types.
[0031]
Further, the communication interface of the navigation control device 21 communicates with the road information estimation control device 22 and transmits / receives various data to / from an FM transmission device, a telephone line network, the Internet, a mobile phone network, and the like. It is desirable that it can be performed. For example, it is desirable to receive various data such as road information such as traffic jams, traffic accident information, and D-GPS information for detecting detection errors of the GPS sensor received by an information sensor (not shown).
[0032]
The navigation control device 21 performs various searches such as a search for a route to a destination, a travel guide in the route, a search for a location, a facility, and the like based on information received from the GPS receiver 24 and the sensor information receiver 28. The processing is executed, a map is displayed on the screen of the display device 27, and the current position of the vehicle, the route from the current position to the destination, guidance information along the route, etc. are displayed on the map. The guidance information may be output as a sound by a sound generation means.
[0033]
The road information estimation control device 22 includes a CPU, an MPU, etc. (not shown), a memory, such as a semiconductor memory and a magnetic disk, a communication interface, and the like. Here, the storage means may be any type of recording medium such as magnetic tape, magnetic disk, magnetic drum, flash memory, CD-ROM, MD, DVD-ROM, optical disk, MO, IC card, optical card, memory card, etc. A removable external storage medium can also be used.
[0034]
And the said road information estimation control apparatus 22 is the map data acquired from the map database 21a of the said navigation control apparatus 21, the specific point data acquired from the specific point database 23 according to the control program stored in the said memory | storage means, and Based on the mesh elevation data acquired from the elevation database 25, processing for estimating the elevation of the road between specific points is performed. Furthermore, in the present embodiment, processing for estimating the road gradient between the specific points is also performed.
[0035]
In this case, 50 [m] mesh elevation data released from the Geospatial Information Authority of Japan is used as the mesh elevation data, and data stored in the map database 21a of the navigation control device 21 is used as the map data. Then, the altitude and slope of the road are estimated from the 50 [m] mesh elevation data and the map data.
[0036]
In the present embodiment, the specific point is a point on the road where the altitude can be clearly specified, and the specific point data is the actual altitude of the specific point on the road. Specifically, the specific point is at least a part of a structure on a road where the altitude can be clearly specified. The structure is a structure such as a tunnel or a bridge, for example, for which design data relating to altitude, measurement data, and the like are available, that is, the altitude can be clearly specified. In addition, when the altitude can be specified at all points in the length direction of the structure, the entire structure is handled as a set of specific points. In addition, when the altitude can be specified only at a part of the structure, for example, at both ends of the tunnel, at both ends of the bridge, etc., only the part where the altitude can be specified is used as the specific point. handle. The altitude of the specific point is used as a fixed value for estimating the altitude and slope of the road, that is, specific point data. In this way, by using the specific point data that is a fixed value, it is only necessary to correct the altitude of other parts of the road so as to match the specific point data, so that it is possible to estimate the altitude with high accuracy.
[0037]
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the road information estimation device 20 includes a specific point setting unit 12 that sets a specific point that can clearly specify the altitude of the road from the viewpoint of the function, and elevation data. Road gradient estimation unit 13 that estimates the road gradient based on the map, map data that can specify at least the position of the road on the map, altitude data that can specify the altitude corresponding to the position information on the map, and A road elevation estimation unit 14 for estimating the altitude of the road based on the road design reference data, a node point elevation calculation processing unit 15 for calculating the elevation data of each node point based on the mesh elevation data, and road design reference data The road design standard reading unit 16 to be read is included.
[0038]
The function of the road information estimation device 20 will be specifically described. The specific point setting unit 12 sets two specific points adjacent to each other. Here, two adjacent specific points are selected and set as a range for estimating the altitude of the road. The road gradient estimation unit 13 estimates a road gradient based on map data, altitude data, and road design reference data. Further, the road altitude estimation unit 14 estimates the altitude of the road based on the map data, the altitude data, and the road design reference data, but more specifically, the estimated change in the slope of the road, specific point data, and The altitude data of the road is estimated by correcting the altitude data based on the road design reference data. Then, the node point elevation calculation processing unit 15 acquires information about the node points on the road included in the map data, and calculates the elevation data of each node point based on the mesh elevation data. The road design standard reading unit 16 reads road design standard data.
[0039]
In addition, the road information estimation apparatus 20 in this Embodiment produces road gradient estimation data and road elevation estimation data at any time, and stores it in a memory | storage means. For example, when an operator such as a vehicle driver operates an input device (not shown) to activate the navigation control device 21 to set a destination and search for a route to the destination, the searched route Road gradient estimation data and road elevation estimation data may be created for roads corresponding to. Further, road gradient estimation data and road elevation estimation data may be created for a road corresponding to a route within a predetermined distance range ahead of the vehicle while the vehicle is traveling.
[0040]
Furthermore, the road gradient estimation data and road elevation estimation data at each node point can be recorded in the map database 21 a of the navigation control device 21. In this case, for the route on which the road information estimation device 20 has executed the road gradient / elevation estimation process, the road gradient estimation data and the road elevation estimation data are recorded and accumulated, so the road gradient / elevation estimation process is repeated. There is no need to execute.
[0041]
Next, the operation of the road information estimation apparatus having the above-described configuration will be described. In this embodiment, the specific point setting unit 12 sets two adjacent specific points, and the road elevation estimation unit 13 acquires the altitude data of each node point on the road between the two specific points. The operation in the case where road altitude estimation data is generated by correcting the altitude data with the specific point data of the two specific points will be described.
[0042]
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the road information estimation apparatus according to the first embodiment of the present invention.
[0043]
Here, the overall flow of the operation of the road information estimation device 20 will be described. First, the road information estimation device 20 executes a navigation basic process. In this case, detection of the current position of the vehicle, search for a route to the destination, travel guidance in the route, determination of a specific section, search for points, facilities, etc. are performed, and a map is displayed on the screen of the display device 27. A current position of the vehicle, a route from the current position to the destination, guidance information along the route, and the like are displayed on the map.
[0044]
Next, the road information estimation device 20 executes a road gradient / altitude estimation process. In this case, the current position of the vehicle calculated in the basic navigation process or the altitude of each node point on the road corresponding to the route from the starting point to the destination is obtained from the altitude database 25, and the 50 [m] mesh altitude is obtained. Calculate based on the data. Then, based on the calculated elevation data of each node point, the road gradient at each node point is estimated using the specific point data and the road design reference data. Further, the altitude of the road at each node point is estimated based on the estimated road gradient. Also in this case, the altitude of the specific point is used as the specific point data.
[0045]
Finally, the road information estimation device 20 executes display processing and vehicle control processing. Here, in the display process, a process for displaying the estimated altitude and gradient of the road on the screen of the display device 27 is performed. For example, when a line indicating a change in altitude of a road is displayed on the screen of the display device 27, or when a route is displayed on the screen of the display device 27 in a bird's eye view (bird view), the road is displayed with undulations. can do.
[0046]
In the vehicle control process, control for operating a vehicle control device such as an engine control device or a driving force control device so as to obtain an engine output suitable for the estimated altitude or slope of the road or a gear ratio. A signal is output from the vehicle control device interface 26. Furthermore, it is possible to perform a control operation that predicts changes in altitude or slope of the road. Further, when the vehicle is an EV (Electric Vehicle) or HEV (Hybrid Electric Vehicle), a control signal for operating the vehicle control device is used from the vehicle control device interface 26 so as to use battery energy efficiently. It can also be output.
[0047]
The navigation basic process, the road gradient / elevation estimation process, the display process, and the vehicle control process are repeatedly executed at a predetermined cycle (for example, 16 [msec]).
[0048]
Next, a flowchart will be described.
Step S1 A basic navigation process is performed.
Step S2 A road gradient / altitude estimation process is performed.
Step S3 A display process and a vehicle control process are performed, and the process ends.
[0049]
Next, the road gradient / altitude estimation process will be described in detail.
[0050]
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the road gradient / altitude estimation process in the first embodiment of the present invention.
[0051]
First, the road information estimation device 20 reads route information of a route searched by the navigation basic process. In this case, the route may be a route from the current position of the vehicle to the destination, a route from the departure point to the destination, or a route to the passing point. Further, it may be a route within a predetermined distance range in front of the traveling vehicle (for example, a range up to 1 [km] ahead of the vehicle). The route information includes node data as information on each node point on the road corresponding to the route. The node data is stored as map data in the map database 21a of the navigation control device 21.
[0052]
Here, if the route is long, reading route information of all routes at a time results in a huge amount of data and a shortage of memory resources. Therefore, the route is divided at a predetermined distance, for example, about 5 [km]. Thus, the route information corresponding to the divided routes can be sequentially read.
[0053]
Subsequently, a node point elevation calculation process is executed to calculate the elevation data as the elevation of each node point on the road corresponding to the route based on the 50 [m] mesh elevation data acquired from the elevation database 25. In this case, the mesh elevation data is data obtained by measuring the elevation at the nodes of the mesh. However, since each node point on the road does not necessarily exist at a position corresponding to the node of the mesh, 50 [m] mesh elevation data. Cannot be used as is. Therefore, it is necessary to calculate the elevation data at each node point on the road based on 50 [m] mesh elevation data. That is, the position information on the map at the node points on the road included in the map data and the elevation data at the position on the map of each node point are set as mesh elevation data.
[0054]
Subsequently, the altitude data at each node point is corrected with the specific point data of the specific point, the position of the mountain and valley that is the inflection point of the curve indicating the altitude of the road is specified, and based on the road design reference data, A slope / elevation estimation process for creating road elevation estimation data from the road gradient estimation data is executed while estimating the gradient and creating road gradient estimation data.
[0055]
Here, the altitude data of each node point calculated by the node point altitude calculation process may include a considerable error. For example, if a road is filled and constructed and the nodes of the mesh are located in a flat area around the road, the elevation on the road is higher than the elevation of the nodes of the mesh, and the road cuts through a cliff. If the mesh node is located in a flat area around the road, the elevation on the road will be lower than the elevation of the mesh node. In this way, when there is a large difference in elevation between each node point on the road and the nodes of the mesh existing around, the elevation data of each node point calculated by the node point elevation calculation process has a considerable error. Is included.
[0056]
By the way, actual roads are designed and constructed according to road design standards. Therefore, the longitudinal slope value representing the road slope and the radius and length values of the longitudinal curve representing the road shape at the peaks and valleys of the road are determined from the longitudinal curve data and longitudinal slope data included in the road design reference data. be able to. In this case, since the altitude and slope of the specific point are clear values, the curve connecting the altitude of each node point calculated by the node point altitude calculation process is used as the specific point data of the specific point, the position of the mountain and valley of the road In addition, by correcting by replacing with longitudinal curve data and longitudinal gradient data, it is possible to obtain a curve showing the road gradient with high accuracy. Thereby, the gradient at each node point can be estimated.
[0057]
Then, the altitude of each node point can be calculated based on the estimated gradient. In this case, when the altitude of a certain node point is given, the altitude of the adjacent node point can be calculated based on the horizontal distance and gradient from the adjacent node point.
[0058]
Finally, it is confirmed whether or not the estimated road gradient and altitude satisfy predetermined criteria. If not, correction is made and the processing is terminated.
[0059]
Next, a flowchart will be described.
Step S2-1: Read route information.
Step S2-2: Node point elevation calculation processing is performed.
Step S2-3 A gradient / elevation estimation process is performed, and the process is terminated.
[0060]
Next, the node point elevation calculation process will be described.
[0061]
FIG. 5 is a diagram showing the positional relationship between mesh nodes and node points in the first embodiment of the present invention, and FIG. 6 shows the elevation of node points from two nodes in the first embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram showing a method for obtaining, FIG. 7 is a diagram showing a method for obtaining the altitude of a node point from four nodes in the first embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a node point altitude in the first embodiment of the present invention. It is a flowchart which shows the operation | movement of a calculation process.
[0062]
First, the road information estimation device 20 on the map of each node point on the road corresponding to the route included in the read route information and the mesh node in the 50 [m] mesh elevation data acquired from the elevation database 25. Determine the positional relationship. In this case, as shown in FIG. 5, the positional relationship on the map between each node point (node points 1 to 5 in FIG. 5) on the xy plane as a horizontal plane and the nodes of the mesh is determined. Then, it is determined whether the coordinates of the node points are on the coordinates of the mesh nodes. That is, for each node point, it is determined whether the x and y coordinates match the x and y coordinates of the mesh nodes.
[0063]
And when it corresponds, the road information estimation apparatus 20 performs a 1st altitude calculation process. In this case, since it can be said that the altitude (z coordinate) of the node of the mesh directly represents the altitude of the corresponding node point, the road information estimation device 20 employs the altitude of the node of the mesh as the altitude of the node point. For example, in the example shown in FIG. 5, since node point 2 coincides with point A, which is a node of the mesh, the altitude of point A is set as the altitude of node point 2. Then, the road information estimation device 20 ends the first elevation calculation process for the node point (node point 2 in the example shown in FIG. 5), and the next node point (node point 3 in the example shown in FIG. 5). The node point elevation calculation process is started.
[0064]
On the other hand, when the x-coordinate and y-coordinate of the node point do not match the x-coordinate and y-coordinate of the mesh node, the road information estimation device 20 determines that the nodes projected on the xy plane are adjacent to each other. It is determined whether or not the line segment connecting the lines is on the line segment projected on the xy plane. For example, in the example shown in FIG. 5, the node point 3 is not on the line segment connecting the nodes of the mesh, but the node point 4 is on the line segment connecting the points B and C, which are nodes of the mesh.
[0065]
When it is determined that the point obtained by projecting the node point on the xy plane is on the line segment obtained by projecting the line segment connecting adjacent nodes on the xy plane, the road information estimation device 20 determines the second altitude. Execute the calculation process. In the second altitude calculation process, the altitude of the node point is calculated based on the assumption that the altitude changes linearly (linearly) between adjacent nodes. That is, in the three-dimensional space, the z-coordinate, that is, the altitude of the point obtained by projecting the node point on the line segment connecting adjacent nodes is calculated. In this case, since an expression representing the line segment can be determined from the x coordinate, the y coordinate, and the z coordinate at both ends of the line segment, numerical values of the x coordinate and the y coordinate indicating the position of the node point on the line segment. Is assigned to the above equation to calculate the altitude of the node point.
[0066]
For example, the node point 4 in the example shown in FIG. 5 is on a line segment BC connecting the points B and C, which are nodes of the mesh, as shown in FIG. 6 in the three-dimensional space. Then, from the x-coordinate, y-coordinate, and z-coordinate of the point B and the point C, the elevation of the both ends (the point B and the point C) of the line segment BC and the slope of the line segment BC can be calculated. The position of the node point 4 on the line segment BC can also be calculated from the x and y coordinates of 4. Therefore, the z coordinate of the node point 4, that is, the altitude can also be calculated.
[0067]
Further, when it is determined that the point obtained by projecting the node point on the xy plane is not on the line segment projected on the xy plane that connects adjacent nodes, the road information estimation device 20 determines the third elevation. Execute the calculation process. In the third altitude calculation process, four nodes existing around the node point are used. First, in the three-dimensional space, two triangular planes having three nodes as vertices among the four nodes are set. In this case, an equation representing the plane can be determined from the x coordinate, y coordinate, and z coordinate of each vertex. Subsequently, by substituting numerical values of the x-coordinate and y-coordinate indicating the position of the point projected on the two planes into the formula, the z-coordinate of the point projected on the two planes, that is, the altitude Are calculated respectively. Finally, an average value of the altitudes of the points projected on the two planes is calculated as the altitude of the node point.
[0068]
For example, point A, point B, point C and point D, which are four nodes existing around the node point 3 in the example shown in FIG. In this case, the positional relationship between the node point 3 and the points A, B, C, and D is as shown in FIG. 7 in a three-dimensional space. Then, a triangular plane ΔABC having points A, B, and C as vertices, and a triangular plane ΔABD having points A, B, and D as vertices are set. When a triangular plane is set, it is desirable that a line segment closest to the node point is included in the side among the line segments connecting the two nodes. Therefore, in the example shown in FIG. 7, a plane ΔABC and a plane ΔABD that include the line segment AB closest to the node point 3 on the side are set.
[0069]
In this case, from the x, y, and z coordinates of point A, point B, point C, and point D, the z coordinate of all the points in the plane ΔABC and the plane ΔABD, that is, the altitude can be calculated. Therefore, the altitude of the point where the node point 3 is projected onto the plane ΔABC and the altitude of the point where the node point 3 is projected onto the plane ΔABD are calculated, and the average value of the elevations of the two points is calculated as the altitude of the node point 3. can do.
[0070]
In this way, the road information estimation device 20 ends the second elevation calculation process and the third elevation calculation process for the node point (node point 3 and node point 4 in the example shown in FIG. 5), and the next node The node point elevation calculation process is started for the point (node point 5 in the example shown in FIG. 5).
[0071]
The road information estimation device 20 can temporarily store the calculated altitude of each node point in the storage means. In this case, it can be stored in association with the read route information.
[0072]
Next, a flowchart will be described.
Step S2-2-1: It is determined whether or not the coordinates of the node point exist on the nodes constituting the mesh of 50 [m] mesh elevation data. When it exists, it progresses to step S2-2-2, and when it does not exist, it progresses to step S2-2-3.
Step S2-2-2: The first elevation calculation process is executed to calculate the coordinates of the position of the node point on the map, and the process ends.
Step S2-2-3: It is determined whether or not the point projected on the xy plane is above the line segment projected on the xy plane connecting the adjacent nodes. If it is on the line segment, the process proceeds to step S2-2-4. If it is not on the line segment, the process proceeds to step S2-2-5.
Step S2-2-4: The second altitude calculation process is executed to calculate the coordinates of the position of the node point on the map, and the process ends.
Step S2-2-5: The third altitude calculation process is executed to calculate the coordinates of the position of the node point on the map, and the process ends.
[0073]
Next, the gradient / altitude estimation process will be described.
[0074]
FIG. 9 is a diagram showing a curve connecting the elevations of the node points in the first embodiment of the present invention, FIG. 10 is a diagram showing a curve of pseudo elevation data in the first embodiment of the present invention, and FIG. It is a flowchart which shows the operation | movement of the gradient and elevation estimation process in the 1st Embodiment of invention. 9 and 10, the horizontal axis represents distance and the vertical axis represents altitude.
[0075]
Here, a gradient / elevation estimation process for generating road gradient estimation data by estimating a gradient and generating road elevation estimation data from the road gradient estimation data will be described.
[0076]
First, the road information estimation device 20 reads the altitude of each node point calculated by the node point altitude calculation process. If the altitudes of the node points of all routes are read at once, the amount of data becomes large, and if memory resources are insufficient, the route is divided into predetermined distances, for example, about 5 [km]. It is also possible to sequentially read the altitudes of the node points corresponding to the route made.
[0077]
Then, when the road information estimation device 20 creates a curve connecting the node points based on the altitude of each read node point, the road information estimation device 20 is as shown in FIG. In the example shown in FIG. 9, the range for creating the curve is a range of about 5 km. In FIG. 9, a curve (a) is a curve indicating the actual road elevation, and a curve (b) is a curve connecting the elevations of the node points calculated by the node point elevation calculation process (● indicates each node point). It shows the altitude of.). Note that ■ indicates the altitude of node points in bridges and tunnels as specific points that can specify the altitude on the road.
[0078]
As shown in Fig. 9, when there is a large difference in elevation between each node point on the road and the surrounding mesh nodes, such as on a bridge or tunnel (usually a bridge is above a valley or river) The surrounding mesh nodes are much lower than the node points on the road on the bridge, and the tunnels are hills and mountains, so the surrounding meshes The node is located at a position considerably higher than the node point on the road in the tunnel.) It can be seen that the altitude of each node point calculated by the node point altitude calculating process includes a considerable error.
[0079]
Therefore, the road information estimation device 20 reads the elevation of the specific point from the specific point database 23 as the specific point data and incorporates it into the curve (b). That is, the specific point data corresponding to the position of the curve on the map is replaced. Here, a description will be given of a case where the altitude can be specified at all points in the length direction of the bridge and tunnel as specific points. Then, the curve (b) is corrected so as to match the specific point data. In this case, by inserting the specific point data which is a fixed value, the altitude of the other part of the road is corrected so as to match the specific point data.
[0080]
As a result, pseudo-elevation data (● indicates the altitude of each node point, and ■ indicates the specific point as the first corrected altitude data as corrected altitude data as indicated by the curve (b) in FIG. It shows the altitude of node points in bridges and tunnels.) The pseudo elevation data is temporarily stored in the storage means. Curve (a) is a curve indicating the actual elevation of the road.
[0081]
Subsequently, the road information estimation device 20 performs a mountain valley detection process for detecting the positions of the mountain and valley of the road based on the approximate curve obtained by the approximate process of the curve of the pseudo elevation data that is the first corrected elevation data. Execute to identify the mountain and valley of the road from the change in the first corrected elevation data. Further, the road information estimation device 20 estimates the road gradient based on the longitudinal curve data, the longitudinal gradient data, and the specific point data included in the road design reference data acquired from the road design reference database 29, and the road gradient. The road design standard incorporation process for estimating the altitude of the road based on the above is executed. As a result, road gradient estimation data that is gradient data and road elevation estimation data that is second corrected elevation data can be obtained.
[0082]
Next, a flowchart will be described.
Step S2-3-1: The altitude of the node point is read.
Step S2-3-2: The specific point data is incorporated.
Step S2-3-3 Yamatani detection processing is performed.
Step S2-3-4: A road design reference incorporation process is performed, and the process is terminated.
[0083]
Next, the mountain valley detection process will be described.
[0084]
FIG. 12 is a diagram showing an approximate curve in the first embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a flowchart showing the operation of the mountain / valley detection process in the first embodiment of the present invention. In FIG. 12, the horizontal axis represents distance and the vertical axis represents altitude.
[0085]
By the way, in the road design standard, vertical curves are provided at points where the gradient of the road changes, that is, mountains and valleys that are inflection points of the curve indicating the altitude of the road. The numerical values of the radius and length that define the shape of the longitudinal curve are determined in advance according to the type, grade, design speed, and the like of the road. Therefore, if the position of the mountain and valley of the road can be specified, the road gradient at the position of the mountain and valley can be specified based on the longitudinal curve data included in the road design reference data.
[0086]
Therefore, in the present embodiment, the road information estimation device 20 performs a mountain / valley detection process in order to specify the positions of mountains and valleys.
[0087]
In this case, the road information estimation device 20 reads the pseudo elevation data that is the first corrected elevation data, and determines an approximate range as a target range of the mountain and valley detection processing. In the present embodiment, the approximate range is a range between two adjacent specific points set in the specific point setting unit 12. Thereby, since the altitude in the both ends of the approximate range is specified, an accurate approximate curve can be obtained. In the example shown in FIG. 12, the distance between the two specific points is about 2 [km].
[0088]
Here, the pseudo-elevation data does not accurately indicate the altitude of the road, but climbs up and down with the same tendency as the actual road. Therefore, it is possible to specify the positions of mountains and valleys on the actual road based on the pseudo elevation data.
[0089]
Then, as shown in FIG. 12, the road information estimation device 20 performs an approximation process of developing the pseudo elevation data on a distance-elevation plane and approximating the least elevation method using the least square method. Here, as a function used for the approximation, for example, a 6th order polynomial is used, but the order of the polynomial may be any number, but the order may be increased as the approximation range becomes wider. The order may be increased or decreased by determining the characteristics of the terrain based on mesh elevation data or the like.
[0090]
Here, a method for obtaining an approximate curve using a sixth-order polynomial will be described.
[0091]
First, equation (1) representing the approximate curve to be obtained is set as follows.
[0092]
[Expression 1]

[0093]
Where x is the distance-distance in the elevation plane, and y is the elevation in the distance-altitude plane.
[0094]
Then, the coordinates of the point ■ indicating the pseudo elevation data of each node point are expressed as (x _i , Y _i ), The difference in elevation d between the point ■ and the approximate curve _i Is expressed by the following equation (2).
[0095]
[Expression 2]

[0096]
The difference d _i Since the value of may be positive or negative, the difference d _i To obtain a value corresponding to the absolute value of _i To the square. And the difference d for all points ■ in the approximate range _i Assuming that the sum of numerical values obtained by squaring is Se, Se is expressed as the following equation (3).
[0097]
[Equation 3]

[0098]
Next, a coefficient a that minimizes the Se ₀ ~ A ₆ Construct simultaneous equations to find the numerical value of. In this case, first, the equation (3) is converted into a coefficient a. ₀ ~ A ₆ Are partially differentiated to obtain the following equations (4) to (11).
[0099]
[Expression 4]

[0100]
[Equation 5]

[0101]
[Formula 6]

[0102]
[Expression 7]

[0103]
[Equation 8]

[0104]
[Equation 9]

[0105]
[Expression 10]

[0106]
## EQU11 ##

[0107]
Subsequently, when the above (4) to (11) are set to 0, the coefficient a ₀ ~ A ₆ Is a seven-way simultaneous equation with unknown as the unknown, so the coefficient a ₀ ~ A ₆ Ask for. And the obtained coefficient a ₀ ~ A ₆ Equation (1) in which the value of is substituted is an equation representing an approximate curve.
[0108]
Thereby, an approximate curve as shown by the curve (d) in FIG. 12 can be obtained. In FIG. 12, curve (a) is a curve indicating the actual elevation of the road, and curve (b) is a curve connecting the pseudo elevation data (■ indicates the pseudo elevation data of each node point). Yes, (c) shows a section where a bridge as a specific point exists.
[0109]
As shown in FIG. 12, the peaks and valleys in the approximate curve (d) coincide with the peaks and valleys in the curve (a) indicating the actual road elevation. Therefore, the positions of the peaks and valleys can be estimated from the approximate curve (d). Note that small valleys and mountains are ignored in the approximate curve. Therefore, if the approximate range is too wide, it is difficult to properly estimate the positions of the peaks and valleys. Therefore, in the present embodiment, as described above, the positions of peaks and valleys are estimated with an approximate range of about 2 [km] between two adjacent specific points.
[0110]
Subsequently, the road information estimation device 20 obtains the inflection points of the approximate curve (d) and specifies the positions of the peaks and valleys. In this case, the position where the equation representing the approximate curve (d) is differentiated to 0 is a mountain and a valley. Thereby, the position of a mountain and a valley can be specified. The determination of whether it is a mountain or a valley is made from the inclination of the elevation before and after. If it is a mountain, the slope changes from + to-, and if it is a valley, the slope changes from-to +.
[0111]
Next, a flowchart will be described.
Step S2-3-3-1. Pseudo elevation data is read.
Step S2-3-3-2 Yamatani is estimated.
Step S2-3-3-3 Yamaya is identified and the process is terminated.
[0112]
Next, the road design standard incorporation process will be described.
[0113]
FIG. 14 is a diagram illustrating a longitudinal curve in the first embodiment of the present invention, FIG. 15 is a diagram illustrating road gradient estimation data which is gradient data in the first embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a diagram illustrating the present invention. The figure which shows the road elevation estimation data which is the 2nd correction | amendment elevation data in 1st Embodiment, FIG. 17 is a flowchart which shows the operation | movement of the road design reference | standard incorporation process in the 1st Embodiment of this invention. 14 and 16, the horizontal axis represents distance, the vertical axis represents altitude, and in FIG. 15, the horizontal axis represents distance and the vertical axis represents gradient.
[0114]
First, the road information estimation device 20 determines that the road corresponding to the route is a road such as a national road, a prefectural road, a main local road, a general road, and an expressway based on the road type already included in the road data together with the already read route information. Which of the types is specified, that is, the road type is specified. In this case, the road grade, design speed, etc. are also specified. As described above, in the case of longitudinal curve data, the radius and length values of the longitudinal curve are the road type, road grade, design speed, curve shape of the longitudinal curve (distinguishment between convex curve, concave curve, etc.) In the case of longitudinal gradient data, the numerical value of the longitudinal gradient is determined according to the road type, road grade, design speed, and the like. Therefore, the longitudinal curve data and the longitudinal gradient data can be acquired from the road design reference database 29 by specifying the road type, road grade, design speed, and the like of the road corresponding to the route. In the present embodiment, it is assumed that the road is a highway and designed at a design speed of 80 [km / h].
[0115]
Subsequently, the road information estimation device 20 acquires, from the road design reference database 29, longitudinal curve data of a highway having a design speed of 80 [km / h]. Note that the longitudinal curve is used as an impact relaxation curve in a place where the longitudinal gradient as the road gradient changes, for example, in a mountain, valley, ridge, etc., in order to reduce the impact received by the vehicle due to the change in momentum. It is. Therefore, the longitudinal curve is inserted at the positions of the peaks and valleys specified in the peak / valley detection process.
[0116]
According to the Road Structure Ordinance, the longitudinal curve radius for a road with a design speed of 80 [km / h] is a curve of R = 3000 [m] or more for a convex type (mountain), and R = 2000 [m for a concave type (valley). ] Use the above curve. It is recommended that the convex type is R = 4500 [m] or more, the concave type is R = 3000 [m] or more, and the respective adaptive distances are 240 [m] or more and 160 [m] or more. Therefore, in the present embodiment, a vertical curve of a convex type R = 4500 [m] is inserted into 240 [m] and a concave type R = 3000 [m] is inserted into 160 [m].
[0117]
Subsequently, the road information estimation device 20 estimates the gradient of the road corresponding to the route. In addition, since the altitude and gradient of the bridge and tunnel as specific points, and the gradient at the longitudinal curve insertion point are specified, changes in gradients at other locations are estimated. In this case, the road information estimation device 20 uses the range from the specific point to the vertical curve, from the vertical curve to the next vertical curve, from the vertical curve to the specific point, or from the specific point to the next specific point as the estimation range, The gradient is estimated for each estimation range.
[0118]
For example, in the case of a range from a bridge that is a specific point to a vertical curve inserted into a convex shape (mountain), it can be determined from the convex vertical curve that the road is climbing as shown in FIG. it can. In the figure, curve (a) is a curve indicating the actual road elevation, □ is the elevation of the bridge as a specific point, and ■ is the elevation of each node point. Therefore, the gradient at the specific point is changed to match the gradient of the longitudinal curve while moving toward the longitudinal curve. Note that the change in the gradient is 4 [%] because the road design speed is 80 [km / h]. Therefore, in the case of climbing, the gradient can be changed up to 4%. In this case, since the gradient value does not change abruptly, immediately after the specific point, the gradient value is gradually increased from a low value (eg, 2.42 [%]), and the gradient value gradually becomes 4 Next, the slope value is gradually lowered when it approaches the longitudinal curve, and finally becomes a value close to the slope of the longitudinal curve (for example, 1.74 [%]). Change.
[0119]
In order to change the slope, generally, in a section of a long climbing slope, a gentle slope is installed below and a steep slope is installed above. Thereby, the fall of the running speed of the vehicle in the climbing slope can be relieved.
[0120]
In this way, after estimating the road gradient in one estimation range, the road information estimation device 20 repeats the same operation in all other next estimation ranges, and all the roads corresponding to the route Guess the slope in the range.
[0121]
Subsequently, the road information estimation device 20 estimates the altitude of the road corresponding to the route based on the estimated gradient. In this case, the altitude at each node point can be obtained by the following expression (12) using specific point data that can specify the altitude on the road.
Node point elevation = specific point data + gradient × horizontal distance from specific point data (12)
In this way, the road information estimation device 20 estimates the altitude of the road in one estimation range, and then repeats the same operation in all other next estimation ranges, and all the roads corresponding to the route Estimate the elevation in the range.
[0122]
Subsequently, the road information estimation device 20 confirms the estimated gradient and altitude values, that is, the estimation result.
[0123]
Here, when the estimated range is a specific point from the longitudinal curve, or from a specific point to a specific point, the elevation at the specific point as the specific point data can be specified, so the estimated elevation and the elevation at the specific point It is possible to judge whether or not the connection is appropriate, that is, to determine whether it is climbing or descending by comparing the altitude at one position where the altitude can be specified and the altitude value at another position Judging by doing.
[0124]
For example, if the altitude of a specific point that is the next node point is lower than the altitude at a certain node point even though it is an uphill, it can be determined that the estimated gradient change is not appropriate. If the altitude of the specific point that is the next node point is higher than the altitude at a certain node point even though it is a downhill, it can be determined that the estimated change in the slope is not appropriate. Furthermore, when the difference between the altitude at a certain node point and the altitude of a specific point that is the next node point is 5 [m] or more, it can be determined that the estimated change in the slope is not appropriate.
[0125]
In such a case, it can be determined that the estimated gradient change is not appropriate, that is, the estimation result is inappropriate, so the road gradient and altitude are re-estimated. Then, the gradient value used in estimating the road gradient is changed, and the gradient is re-estimated so that the estimated altitude and the elevation at the specific point are appropriately connected. For example, as described above, in the case of an expressway with a design speed of 80 [km / h], the maximum gradient of the road is 4 [%], but when estimating the road gradient, the maximum value of the gradient is set. By re-estimating the slope as 3 [%] instead of 4 [%], the estimated altitude can be made appropriate.
[0126]
Moreover, in the road design standard, a gradient up to 7% can be used as a special case, and if necessary, a value up to 7% recognized as a maximum value may be used as the maximum value of the gradient. . However, in the case of a special case, the distance of the section with the gradient 5 [%] is 600 [m], the distance of the section with the gradient 6 [%] is 500 [m], and the distance of the section with the gradient 7 [%]. Is limited to 400 [m], so that the length of the section where the maximum value of the gradient exceeds 4 [%] should not be more than the above numerical value. Note that the limit distance of the section is a distance until a vehicle (particularly a truck or the like) climbs to an allowable lower limit speed on a highway (on a road with a design speed of 80 km / h) The speed is 40 [km / h]). That is, to insert a longitudinal curve is to apply the estimated length or gradient according to the type of road defined by the road design standard to the estimated gradient or altitude and correct the estimated curve.
[0127]
When reestimating the road gradient and altitude, the road information estimation device 20 estimates the gradient and altitude based on the road design reference data, but the specific point data at the specific point indicates the actual road structure. Therefore, priority is given to specific point data, and the gradient and altitude of the road around a specific point are changed. That is, in this case, the specific point data is not corrected based on the road design standard, but the relationship between the road gradient and the value of the road around the specific point and the location where other altitudes can be specified is determined. Change to meet.
[0128]
In this way, by confirming the estimation result, the change in the pseudo elevation data as the first corrected elevation data as shown in FIG. 15 and the gradient data estimated based on the specific point data and the road design reference data are used. Certain road gradient estimation data can be obtained. In FIG. 15, point (a) indicated by ● is a point indicating the actual road gradient at each node point, and point (b) indicated by ■ is the actual road gradient estimation data at each node point. It is a point to show. Similarly, as shown in FIG. 16, road elevation estimation data, which is second corrected elevation data, can be obtained from the gradient data and the specific point data. In FIG. 16, curve (a) is a point indicating the actual road altitude at each node point, and point (b) indicated by ■ is the road altitude estimation at each node point as the second corrected altitude data. □ is a point indicating the altitude of a bridge or tunnel as a specific point.
[0129]
The road gradient estimation data and road elevation estimation data are stored in a storage means. In this way, the first corrected elevation data is estimated by correcting with the node point elevation data and the specific point data, and the gradient based on the change of the estimated first corrected elevation data and the specific point data and the road design reference data is determined. The altitude of the road is estimated by estimating the data and obtaining the road altitude estimation data as the second corrected altitude data based on the estimated gradient data and specific point data. Further, in the present embodiment, the estimation of the gradient and the altitude has been described by taking an expressway with a design speed of 80 [km / h] as an example, but the design criteria differ depending on the type of road and the design speed. In the case of roads, the slope and altitude are estimated using road design reference data that matches each type and design speed.
[0130]
Next, a flowchart will be described.
Step S2-3-4-1 The road type is specified.
Step S2-3-4-2 A longitudinal curve is inserted.
Step S2-3-4-3 A road gradient is estimated.
Step S2-3-4-4 Estimate the altitude of the road.
Step S2-3-4-5 The estimation result is confirmed, and the process is terminated.
[0131]
Thus, in this embodiment, the road information estimation device 20 calculates the altitude of each node point on the road corresponding to the route set by the navigation basic process based on the map data based on the mesh altitude data. , By correcting and incorporating the calculated altitude by replacing it with the altitude of a specific point relative to the position on the map, specifying the position of the mountain and valley, correcting based on the longitudinal curve data and longitudinal gradient data which are road design reference data, That is, the gradient of the road is estimated by replacing the gradient so as to conform to the gradient or gradient length defined by the road design reference data, and then the altitude of the road is estimated. If the estimated result is confirmed by checking whether the relationship between the altitude and the gradient change at the position where the actual road elevation can be specified is the same as that of the actual road, and the estimated result is inappropriate In this case, the slope and altitude of the road are re-estimated.
[0132]
Therefore, the gradient of each node point on the road can be estimated with high accuracy, and highly reliable gradient data at each node point can be obtained as road gradient estimation data.
[0133]
Further, the road information estimation device 20 can obtain a road elevation estimation data curve indicating the elevation of the road with high accuracy by calculating the elevation of each node point on the road in the route based on the road gradient estimation data. it can.
[0134]
Furthermore, the road gradient estimation data and road elevation estimation data at each node point can be recorded in the map database 21 a of the navigation control device 21. In this case, for the route on which the road information estimation device 20 has executed the road gradient / elevation estimation process, the road elevation estimation data and the road elevation gradient data are recorded and accumulated, so the road gradient / elevation estimation process is repeated. There is no need to execute.
[0135]
Thereby, since the road gradient and altitude can be included in the route information output by the navigation control device 21, it can be used for various purposes.
[0136]
For example, when the road information estimation device 20 displays a line representing a change in the altitude of the road on the screen of the display device 27 or displays a route on the screen of the display device 27 in a bird's eye view in the display process, Can be displayed with undulations. As a result, the driver who drives the vehicle on the road can know the existence of the slope, the slope, etc. in advance before going uphill or downhill or entering the field of view. can do.
[0137]
Further, the road information estimation device 20 is a vehicle control process such as an engine control device, a driving force control device, or the like so as to obtain an engine output suitable for the estimated road gradient or altitude or a gear ratio in the vehicle control processing. A control signal for operating the device is output from the vehicle control device interface 26. Furthermore, it is possible to perform a control operation in which a change in road gradient or altitude is predicted. When the vehicle is an EV or HEV, a control signal for operating the vehicle control device can be output from the vehicle control device interface 26 so that the battery energy can be used efficiently.
[0138]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The description of the same configuration and the same operation as those in the first embodiment will be omitted.
[0139]
FIG. 18 is a diagram showing an approximate curve of road elevation according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 19 is a diagram showing an approximate curve of road gradient according to the second embodiment of the present invention.
[0140]
In the first embodiment, the road information estimation device 20 filters a curve connecting the altitudes of the node points in the range between two adjacent specific points, smoothes the change of the curve, and In contrast to estimating the altitude, in the present embodiment, the road information estimation device 20 smoothes the change in the curve connecting the altitudes of the respective node points in the range including at least one specific point, and calculates the altitude of the road. presume. That is, in the present embodiment, the specific point setting unit 12 sets at least one specific point. Here, at least one specific point is set in a predetermined range, and is set as a range for estimating the altitude of the road. The road elevation estimation unit 13 acquires elevation data of each node point on the road in a range including at least one specific point, corrects the elevation data with the specific point data of the specific point, and calculates road elevation estimation data. Create The process for estimating the altitude of the road is the same as that in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0141]
Thereby, an approximate curve as shown by the curve (d) in FIG. 18 can be obtained. In FIG. 18, curve (a) is a curve indicating the actual elevation of the road, curve (b) is pseudo elevation data (▲ indicates pseudo elevation data of each node point), ( c) shows a section where a bridge as a specific point exists. Then, as shown in FIG. 18, when there is a large difference in elevation between each node point on the road, such as on a bridge, and a mesh node in the mesh elevation data existing around, the elevation calculation processing of the route is performed. It can be seen that the altitude of each node point calculated by (1) includes a considerable error. The specific point may be any specific point that can specify the altitude on the road, and may be, for example, a tunnel.
[0142]
Further, the road information estimation device 20 estimates the road gradient based on the gradient of the approximate curve in a range including at least one specific point. Since the process for estimating the road gradient is the same as that in the first embodiment, description thereof is omitted. Thereby, approximate gradient data forming an approximate curve as shown by the curve (b) in FIG. 19 can be obtained. In FIG. 19, curve (a) is a curve indicating the actual road gradient.
[0143]
Thus, in the present embodiment, the road information estimation device 20 estimates the altitude and gradient of the road in a range including at least one specific point, that is, the altitude of the road in the range before and after one specific point. And the gradient is estimated. Therefore, even in areas where there are few structures such as bridges and tunnels that can be handled as specific points, that is, areas where the distance between specific points is wide, The gradient can be estimated with high accuracy.
[0144]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change variously based on the meaning of this invention, and does not exclude them from the scope of the present invention.
[0145]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, in the road gradient estimation device, road information storage means for storing road information; On the road elevation Special Specific point data storage means for storing specific point data that can be determined, elevation data storage means for storing elevation data indicating the elevation of the terrain, and road design reference data storage means for storing road design reference data. Road information stored in the road information storage means When, Elevation data stored in the elevation data storage means And the specific point data stored in the specific point data storage means, Road design standard data stored in the road design standard data storage means When On the basis of the Correct the estimated elevation on each road , Guess the slope of each road.
[0146]
In this case, the altitude of the road can be estimated with high accuracy.
[0148]
In this case, the road gradient can be estimated with high accuracy.
[0150]
In this case, the gradient and elevation of each node point on the road can be estimated with high accuracy, and highly reliable road gradient estimation data and road elevation estimation data at each node point can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a road information estimation device according to a first embodiment of the present invention from the viewpoint of functions.
FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of the road information estimation device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing an operation of the road information estimation apparatus in the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing an operation of a road gradient / altitude estimation process in the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a positional relationship between mesh nodes and node points according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a method for obtaining an altitude of a node point from two nodes according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a method for obtaining an altitude of a node point from four nodes according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart showing an operation of a node point elevation calculation process in the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a curve connecting the altitudes of node points according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a curve of pseudo elevation data in the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart showing an operation of gradient / elevation estimation processing according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 12 is a diagram showing an approximate curve according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a flowchart showing an operation of a peak / valley detection process according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing a longitudinal curve in the first embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing road gradient estimation data that is gradient data according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a diagram showing road elevation estimation data which is second corrected elevation data according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a flowchart showing an operation of a road design reference incorporation process according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a diagram showing an approximate curve of road elevation in the second embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a diagram showing an approximate curve of a road gradient according to the second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
13 Road slope estimation part
14 Road altitude estimation part
15 node point elevation calculation processing part
16 Road design standard reading part
20 Road information estimation device

Claims

(A) road information storage means for storing road information;
(B) the specific point data storage means for storing the specific point data the elevation on the road can be specific,
(C) elevation data storage means for storing elevation data indicating the elevation of the terrain;
(D) road design standard data storage means for storing road design standard data;
(E) Estimating the elevation on each road based on the road information stored in the road information storage means and the elevation data stored in the elevation data storage means ;
A specific point data stored in the (f) the specific point data storage means, the corrected elevation on each road, which is estimated based on the stored road design reference data on the road design reference data storage means, each A road gradient estimation device characterized by estimating a road gradient.

The road gradient estimation device according to claim 1, wherein the elevation data is mesh elevation data.

The road gradient estimation device according to claim 1, wherein the road design reference data includes longitudinal curve data.

The road gradient estimation device according to claim 1, wherein the road design reference data includes longitudinal gradient data.