CN102741654A - 路径搜索装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种路径搜索装置，在使用了上位层次道路网络的路径搜索中能够进行考虑了线路内的坡度等对能量成本造成影响的因素的搜索，即使始终点间是远距离，也能够高速地进行能量成本最小的路径的搜索。为此，针对与一个远距离搜索用线路对应的多个近距离搜索用线路，计算各近距离搜索用线路的上坡海拔差的和、以及各近距离搜索用线路的下坡海拔差的和，而作为一个远距离搜索用线路的属性，根据该远距离搜索用线路的属性和车辆特性，计算车辆行驶时的能量消耗量即线路成本。

Description

路径搜索装置

技术领域

本发明涉及路径搜索装置，特别涉及汽车导航系统等中使用的搜索从始点（例如，出发地）至终点（例如，目的地）的能量成本（二氧化碳排放量、燃料消耗量、电力消耗量等）成为最小的路径的路径搜索装置。

背景技术

在以往的搜索二氧化碳排放量成为最小的路径的路径搜索装置中，有如下路径搜索装置：其特征在于，根据存储介质中存储的各区间（以下，称为线路（link））的两端的高低差，计算各区间的与道路坡度状况对应的系数，将该系数乘到每个区间的距离，由此确定每个区间的根据距离而变化的二氧化碳排放量，并且个别地确定每个区间的根据行驶时间而变化的二氧化碳排放量以及每个区间的基于根据停止次数而变化的指标的二氧化碳排放量，对所确定的各二氧化碳排放量进行合计，由此计算每个区间的二氧化碳排放量（例如，参照专利文献1）。

在专利文献1的路径搜索装置中，使用各线路的始点与终点的高低差来求出线路的高低差（参照段落[0052]），并且使用“sinθ=（线路两端的）高低差/（线路的）距离”的关系，表现线路的坡度（θ：水平面和线路所成的角度）（参照段落[0048]），从而求出与因线路两端的高低差所致的位能相关的燃料消耗量。在段落[0048]中，虽然记载了坡度θ的说明，但最终通过因线路两端的高低差所致的位能（mg×（线路两端的）高低差）来计算燃料消耗量，所以未考虑是缓慢的上坡还是急剧的上坡这样的坡度的程度所致的影响。因此，是估计了线路内的坡度恒定（坡度不根据线路内的位置而变化）的线路、和线路中的与位能相关的燃料消耗量的技术。

另一方面，在汽车导航系统等中的路径搜索装置中，公开了如下技术：通过在地图数据中，除了保持信息量多（具有详细的信息）的下位层次道路网络以外，还保持信息量少（抽象化）的上位层次道路网络，从而即使在从出发地至目的地的距离长的情况下，也能够抑制路径搜索所需的计算时间、存储器容量的增加（例如，参照专利文献2）。

专利文献1：日本特开2009－79995号公报

专利文献2：日本专利第3223782号公报

发明内容

通常，在专利文献2记载那样的利用了上位层次道路网络的路径搜索技术中，根据汇集多个下位层次道路网络的线路（以下，称为近距离搜索用线路）而成的上位层次道路网络的线路（以下，称为远距离搜索用线路）中设定的属性、线路成本，进行上位层次道路网络中的路径搜索。一般情况下，即使视为近距离搜索用线路的坡度恒定，汇集多个该近距离搜索用线路而得到的远距离搜索用线路也具有上坡坡度、下坡坡度的区间（上坡坡度的近距离搜索用线路、下坡坡度的近距离搜索用线路），所以远距离搜索用线路内的坡度未必恒定。例如，有时尽管在远距离搜索用线路的两端，高低差是0，但在该远距离搜索用线路内，上坡坡度、下坡坡度的区间反复存在。

但是，如果对于将上述道路网络分成多个层次来进行路径搜索的技术应用专利文献1记载的路径搜索装置，则由于根据线路的两端的高低差来确定与线路成本相当的二氧化碳排放量，所以对于线路内的坡度未必恒定的远距离搜索用线路，无法考虑线路途中的上坡下坡对位能带来的影响，所以存在无法计算正确地反映了行驶时的位能的影响的线路成本这样的问题。例如，当虽然在远距离搜索用线路的两端高低差是0，但在线路内上坡、下坡的坡度的区间反复存在的情况下，需要计算反映了上坡中的位能的影响的线路成本，但如果仅考虑线路的两端的高低差，则上坡中的位能会被判断为是0。

另外，在专利文献1记载的路径搜索装置中，在没有对于将上述道路网络分成多个层次来进行路径搜索的技术应用的情况下，存在如下问题：如果始点和终点是远距离，则路径的搜索花费时间。

本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种路径搜索装置，在使用了上位层次道路网络的路径搜索中能够进行考虑了线路内的坡度等对能量成本带来影响的因素的搜索，即使始终点间是远距离，也能够高速地进行能量成本最小的路径的搜索。

为了解决上述课题，本发明的路径搜索装置，搜索连接始点和终点的路径，其特征在于，具备：地图数据部，具有包括近距离搜索中使用的近距离搜索用线路的近距离搜索用道路数据、和包括远距离搜索中使用的远距离搜索用线路的远距离搜索用道路数据；远距离搜索用属性计算部，针对与一个远距离搜索用线路对应的多个近距离搜索用线路，计算出各近距离搜索用线路的上坡海拔差的和、以及各近距离搜索用线路的下坡海拔差的和，作为一个远距离搜索用线路的属性；线路成本计算部，根据远距离搜索用线路的属性和车辆特性，计算远距离搜索用线路中的作为车辆行驶时的能量消耗量的线路成本；以及路径搜索处理部，根据线路成本，进行求出能量消耗量最小的路径的处理、或者计算规定的路径中的能量消耗量的处理。

根据本发明，具备：远距离搜索用属性计算部，针对与一个远距离搜索用线路对应的多个近距离搜索用线路，计算出各近距离搜索用线路的上坡海拔差的和、以及各近距离搜索用线路的下坡海拔差的和，作为一个远距离搜索用线路的属性；线路成本计算部，根据远距离搜索用线路的属性和车辆特性，计算远距离搜索用线路中的作为车辆行驶时的能量消耗量的线路成本；以及路径搜索处理部，根据线路成本，进行求出能量消耗量最小的路径的处理、或者计算规定的路径中的能量消耗量的处理，所以在使用了上位层次道路网络的路径搜索中能够进行考虑了线路内的坡度等对能量成本造成影响的因素的搜索，即使始终点间是远距离，也能够高速地进行能量成本最小的路径的搜索。

本发明的目的、特征、局面、以及优点通过以下的详细说明和附图将更加明白。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的路径搜索装置的结构的框图。

图2是示出本发明的实施方式的路径搜索装置的动作的流程图。

图3是用于说明本发明的实施方式的设定远距离搜索用线路的与距离和海拔相关的属性的概念图。

图4是示出本发明的实施方式的计算远距离搜索用线路的线路成本的一个例子的图。

图5是用于说明本发明的实施方式的考虑了红绿灯下的停止次数的路径搜索的概念图。

图6是示出本发明的实施方式的使用能量消耗量指标向用户提示能量削减效果和其变动幅度的一个例子的图。

（符号说明）

1：路径搜索装置；2：远距离搜索用属性计算部；3：地图数据；4：远距离搜索用道路数据；5：近距离搜索用道路数据；6：路径搜索处理部；7：线路成本计算部；8：车辆数据；31~34：近距离搜索用线路；35：远距离搜索用线路；51~55：红绿灯装置。

具体实施方式

以下，使用附图，说明本发明的实施方式。

图1是示出本发明的实施方式的路径搜索装置1的结构的框图。如图1所示，本实施方式的路径搜索装置1搜索连接始点和终点的路径，具备远距离搜索用属性计算部2、地图数据3（地图数据部）、路径搜索处理部6、线路成本计算部7、车辆数据8。另外，地图数据3具有：近距离搜索用道路数据5，包括近距离搜索中使用的近距离搜索用线路；以及远距离搜索用道路数据4，包括远距离搜索中使用的远距离搜索用线路。

在上述中为易于说明，假设了近距离搜索用线路中的坡度恒定的情况，但实际上近距离搜索用线路的坡度也可以在线路内变化。即，也可以在一条近距离搜索用线路内包括多个上坡区间（坡度为正的道路区间）、多个下坡区间（坡度为负的道路区间），如果将这样的情况和上述坡度恒定的情况综合而进行一般化，则近距离搜索用线路的上坡海拔差的和表示近距离搜索用线路所对应的道路区间中的上坡道路区间的海拔差的和，近距离搜索用线路的下坡海拔差的和表示近距离搜索用线路所对应的道路区间中的下坡道路区间的海拔差的和。如果在坡度变化的地点分割线路，则不需要此处记载那样的（消除与近距离搜索用线路的坡度相关的制约的）一般化。但是，在虽然坡度的变化点有多个但在线路途中没有分支点（向其他线路的连接点）的情况等下，如果在坡度的变化点处逐一分割线路，则地图数据（道路数据）的大小会增加，所以该一般化是有用的。

远距离搜索用属性计算部2使用与远距离搜索用线路对应的多个近距离搜索用线路的属性，计算使用了远距离搜索用线路的路径搜索所需的远距离搜索用线路的属性，保存到地图数据3中的远距离搜索用道路数据4。

另外，对于远距离搜索用属性计算部2中的处理，既可以在制作汽车导航系统的硬盘中保存的地图数据3的工序中事先实施，另外也可以在汽车导航系统中动态地实施。例如，如果在地图数据3被更新时，通过通信等从外部仅获取近距离搜索用线路的属性信息，使用所获取的近距离搜索用线路的属性信息，通过汽车导航内的远距离搜索用属性计算部2计算远距离搜索用线路的属性并进行更新等，则能够削减为了更新而获取的数据量。另外，在上述例中，设想在汽车导航系统中具备远距离搜索用属性计算部2而进行了说明，但即使在地图生成系统中具备远距离搜索用属性计算部2，也能够得到同样的效果。

远距离搜索用道路数据4以及近距离搜索用道路数据5构成为包括：与相当于十字路口等的节点相关的节点数据；以及与节点间的道路区间（线路）相关的线路数据。道路数据构成为保持节点间的连接信息，通过使用Dijkstra法等搜索算法，能够计算使指定的2点间的成本（线路成本）最小的路径。作为连接信息，例如将唯一地确定节点的节点编号保存到节点数据中，并在线路数据中保存线路的始点节点编号和终点节点编号即可。以下，说明着眼于为了通过各线路而所需的线路成本的路径搜索，但在直行、左右拐等中节点中的通过成本不同的情况等下，也可以设定为了通过节点而所需的节点成本。

关于线路中的线路成本，例如，如果以线路的长度为线路成本，则能够进行距离优先的路径搜索，如果以为了通过线路而所需的时间为线路成本，则能够进行时间优先的路径搜索。另外，如果以为了通过线路而消耗的能量量为线路成本，则能够进行能量成本成为最小的路径搜索。

线路数据保持有线路成本的计算所需的、线路长度、道路类别、行车线数、行驶速度、限制速度、形状、海拔差等属性。

以通过从下位层次道路网络中去除不在远距离的搜索中使用的近距离搜索用线路（例如，仅留下高速道路等主要的道路等）而构成上位层次道路网络的方式，另行定义远距离搜索用道路数据4。进而，通过省略没有分支（即，连接的线路是2条）的节点，从而削减上位层次道路网络中的线路数以及节点数等，由此定义远距离搜索用线路。

另外，对于上位层次道路网络，既可以使用道路的类别等仅留下高速道路等主要的道路而构成，也可以通过用下位层次道路网络中的各种始终点间的组合（例如，日本专利第2653847号公报）、各种线路成本的组合（依赖于时间优先、距离优先、能量成本优先等检索选项的线路成本的组合）进行路径搜索来构成所需最小限的道路网络。另外，在本实施方式中，说明下位层次道路网络是1层和上位层次道路网络是1层合计2层的情况，但如果作为上位层次的远距离搜索用线路由多个作为比该远距离搜索用线路下位层次的近距离搜索用线路构成，则也可以根据道路网络的大小、所求出的处理速度，使用由合计3层以上的层次构成的道路网络。

路径搜索处理部6从地图数据3的远距离搜索用道路数据4或者近距离搜索用道路数据5读入包含在路径的搜索范围中的道路数据，求出由线路成本计算部7计算出的线路成本的和成为最小的路径，并输出到监视器（未图示）等。即，路径搜索处理部6根据由线路成本计算部7计算出的线路成本，进行如下处理：求出能量消耗量最小的路径的处理、或者计算规定的路径（例如，行驶距离最短的路径、行驶时间最短的路径）中的能量消耗量的处理。

线路成本计算部7使用从地图数据3的远距离搜索用道路数据4或者近距离搜索用道路数据5获取的属性、和从车辆数据8获取的车辆特性等，计算线路成本，并将所计算出的线路成本输出到路径搜索处理部6。

图2是示出本发明的实施方式的路径搜索装置1的动作的流程图，是从始点（当前地）至终点（目的地或者经由地）的距离长、且使用了上位层次道路网络的路径搜索时的路径搜索处理部6的动作的流程图。

如图2所示，在步骤S201中，在路径搜索处理部6中，使用当前地、由用户设定的目的地（经由地）的信息，决定进行路径搜索的下位层次道路网络上的始点以及终点这2点。

在步骤S202中，从地图数据3的近距离搜索用道路数据5读入在步骤S201中决定的始点以及终点各自的附近处的下位层次道路网络上的必要的道路数据，一边从线路成本计算部7获取路径搜索所需的线路成本，一边从始点以及终点的各个起进行路径搜索，决定能够移动到上位层次道路网络的地点（近距离搜索）。另外，能够转移到上位层次道路网络的地点也可以是多个候补。

在步骤S203中，在通过步骤S202的近距离搜索而获取的地点之间，从地图数据3的远距离搜索用道路数据4读入上位层次道路网络上的必要的道路数据，一边从线路成本计算部7获取路径搜索所需的线路成本，一边搜索上述地点之间的路径，计算上述地点之间的线路成本的和成为最小的路径（远距离搜索）。

在步骤S204中，合成在步骤S202中进行的近距离搜索和在步骤S203中进行的远距离搜索各自的搜索结果，决定从始点至终点的线路成本的和成为最小的路径并输出。

另外，能够根据与上位层次道路网络中的搜索结果（通过的节点（线路）的集合）对应的下位层次道路网络的节点（线路）的数据，使用下位层次道路网络，使十字路口等左右拐引导等对应关联到上位层次道路网络。

图3是用于说明本发明的实施方式的设定远距离搜索用线路的与距离和海拔相关的属性的概念图。在图3中，作为一个例子，示出了将4条近距离搜索用线路（具有上坡区间的2条近距离搜索用线路31、33、和具有下坡区间的2条近距离搜索用线路32、34）汇集为1条远距离搜索用线路35的情况。为简化说明，示出了近距离搜索用线路中的坡度恒定的情况。

如图3所示，将近距离搜索用线路31、33的上坡海拔差的和（H1+H3）、以及近距离搜索用线路32、34的下坡海拔差的和（H2+H4）设定为与近距离搜索用线路31~34对应的远距离搜索用线路35的远距离搜索用道路数据4的属性（H_up，H_down）。即，远距离搜索用属性计算部2针对与一个远距离搜索用线路对应的多个近距离搜索用线路，计算各近距离搜索用线路的上坡海拔差的和、以及各近距离搜索用线路的下坡海拔差的和，而作为一个远距离搜索用线路的属性。另外，远距离搜索用属性计算部2也可以仅在所计算出的海拔差的和是某阈值以上的情况下计算海拔差的和。由此，在将海拔差的和保存到地图数据的情况下，能够省略对能量消耗量造成的影响小的海拔差的信息，能够削减地图数据的容量。

另外，将近距离搜索用线路31~34的距离的和（D1+D2+D3+D4）也设定为远距离搜索用线路35的远距离搜索用道路数据4的属性（D）。即，将由远距离搜索用属性计算部2计算出的远距离搜索用线路的属性保存到远距离搜索用道路数据4。

另外，关于远距离搜索用线路35中的与行驶时间、停止次数等相关的远距离搜索用道路数据4的属性，与上述同样地将近距离搜索用线路31~34的各线路中的行驶时间、停止次数等的和设定为远距离搜索用道路数据4的属性即可。即，远距离搜索用属性计算部2计算与一个远距离搜索用线路对应的多个近距离搜索用线路内的行驶时间的和、距离的和、上坡海拔差的和、下坡海拔差的和、以及停止次数的和，而作为远距离搜索用线路的属性，线路成本计算部7根据来自路径搜索处理部6的要求，依据远距离搜索用线路的属性和车辆特性计算线路成本。

另外，近距离搜索用线路31~34的各线路中的线路距离（D1~D4）、海拔差（H1~H4）作为近距离搜索用线路31~34各自的属性而被设定在地图数据3的近距离搜索用道路数据5。

图4是示出本发明的实施方式的远距离搜索用线路的线路成本的计算的一个例子的图。如图4所示，每1个线路的能量消耗量（线路成本）是分成如下消耗量来计算：因空转、空调工作等而所致的与行驶以外必要的能量相关的基本消耗量（C_1*q_base*T）；因路面摩擦所致的消耗量（C_2*μMg*D）；因位能所致的消耗量（C_3*Mg*H_up（上坡）+C_4*Mg*H_dowm（下坡））；因空气阻力所致的消耗量（C_5*κ*v³*T）；以及因由于停止引起的加减速所致的消耗量（C_6*（M+m）/2*v²*N_stop）来计算。

如上所述，在线路成本计算部7中，分能量的消耗因素（行驶以外所需的能量、由于路面摩擦引起的能量、位能、速度（加减速）能量）来计算能量消耗量，所以能够计算出正确地反映了远距离搜索用线路中的行驶时的能量消耗量的线路成本。另外，通过分成在车种（例如，动力源的特性等）变化时应变更的与车辆相关的参数、和不会根据车种而变化的与道路相关的参数来进行模型化并计算，从而能够应用于引擎汽车、混合动力汽车、电动汽车等广泛的车种。

例如，在引擎汽车、具有引擎的混合动力汽车中，也可以考虑引擎的转速、行驶速度，来计算图4所示的公式中的与车辆的效率相关的系数C_1~C_6。另外，也可以在不具有再生机构的引擎汽车中，将与下坡的位能相关的与车辆的效率相关的系数C_4设为接近0的值，与此相对，在具有再生机构的混合动力汽车、电动汽车中，将系数C_4设为大的值（即，因下坡的位能所致的消耗量成为负的值），并考虑通过再生得到的回收能量。另外，除了图4所示的消耗因素以外，也可以加上例如下坡、减速时的通过再生得到的回收能量的项来计算。

另外，在二氧化碳排放量、燃烧消耗量、或者电力消耗量等希望最小化的能量消耗量不同的情况（即，要由线路成本计算部7计算的线路成本不同的情况）下，与希望最小化的能量消耗量对应地变更与车辆的效率相关的系数C_1~C_6即可。

以往（例如，专利文献1），也使用图4所示那样的公式（基本消耗量、因路面摩擦所致的消耗量、因位能所致的消耗量、因由于停止引起的加减速所致的消耗量）来计算了能量消耗量，但在本实施方式中，在图4的因位能所致的消耗量的计算中，与以往不同点在于：分成因上坡海拔差所致的消耗量和因下坡海拔差所致的消耗量来计算（以往（例如，专利文献1），未记载因空气阻力所致的消耗量，但已知一般情况下有因空气阻力所致的消耗量的影响（特别是在高速行驶时））。

如上所述，在使用了上位层次道路网络的路径搜索中，通过使用作为远距离搜索用线路的远距离搜索用道路数据4的属性的上坡海拔差的和以及下坡海拔差的和，能够正确地计算出仅由累积的海拔差决定的位能所致的能量消耗量。即，通过使用上坡海拔差的和以及下坡海拔差的和，能够计算出仅通过汇集多个近距离搜索用线路而得到的远距离搜索用线路的线路两端的高低差无法考虑到的、考虑了远距离搜索用线路的途中的上坡下坡的影响的能量消耗量。

在线路成本计算部7中，从地图数据3的远距离搜索用道路数据4或者近距离搜索用道路数据5获取与线路相关的距离、行驶速度、海拔差、停止次数等与道路的属性相关的参数，并且从车辆数据8获取基本消耗量、摩擦系数、重量、效率等与车辆特性相关的参数。然后，根据所获取的属性以及车辆特性，通过图4所示的公式，计算出每1个线路的能量消耗量，作为在路径搜索处理部6中需要的针对线路的线路成本。这样，线路成本计算部7中的处理无需区分近距离搜索用线路和远距离搜索用线路而能够通过共同的计算式来计算。关于图4所示的公式，在本实施方式中，说明了远距离搜索用线路的线路成本的计算，但也能够应用于近距离搜索用线路。即，线路成本计算部7根据近距离搜索用线路的属性和车辆特性，还能够计算出近距离搜索用线路中的车辆行驶时的能量消耗量即线路成本。另外，关于具有最详细的信息的近距离搜索用线路，假设为一般情况下不存在线路途中的上坡下坡而坡度恒定，所以在图4的公式中，上坡海拔差的和或者下坡海拔差的和中的某一个会具有有效的值。

另外，关于上述停止次数，既可以原样地设定红绿灯装置、停止标识的数量等，也可以设定考虑了停止概率的停止次数。

另外，在本实施方式中，如图4所示，作为一个例子，示出了考虑了仅设想了由于红绿灯装置等而停止的情况下的由于停止而引起的加减速所致的能量消耗量的情况，但也可以另行考虑由于弯道等中的速度降低引起的加减速所致的能量消耗量。例如，如果将行驶速度的降低量设为v_delta、将加减速次数设为N_slow，则能够与由于停止引起的加减速所致的能量消耗量的计算同样地，计算为C_7*（M+m）/2*v_delta²*N_slow。

图5是用于说明本发明的实施方式的考虑了红绿灯下的停止次数的路径搜索的概念图。在图5中，作为一个例子，示出了将红绿灯装置51~55（或者停止标识）的数量等设定为道路数据的属性的情况。认为线路中的能量成本（线路成本）由于根据红绿灯等的停止而大幅变动，在没有提供红绿灯时间表的状况下，是否根据红绿灯而停止是概率上的事件，需要建立考虑了这些的搜索方法。此处，通过提示以下所示的从地点A至地点B的2个路径，来说明对用户可靠地提示由于红绿灯引起的影响度的例子。

路径1：在所有红绿灯装置下停止时能量成本成为最小的路径

路径2：在所有红绿灯装置下不停止而能够通过时能量成本成为最小的路径

路径1表示图5的上侧的路径，是在图4的公式中以停止次数为最大（例如，所有红绿灯装置的数量）而进行了搜索的路径。另外，路径2表示图5的下侧的路径，是在图4的公式中以停止次数为最小（例如，0次）而进行了搜索的路径。对用户提示这样得到的路径1以及路径2。即，本实施方式的路径搜索装置1还具备停止次数推测部（未图示），该停止次数推测部推测与一个远距离搜索用线路对应的多个近距离搜索用线路中的各近距离搜索用线路内的停止次数，线路成本计算部7根据作为远距离搜索用线路的属性的停止次数的和，计算停止次数的和最大的情况下的线路成本、以及停止次数的和最小的情况下的线路成本，路径搜索处理部6计算在停止次数的和最大的情况下能量消耗量成为最小的路径、以及在停止次数的和最小的情况下能量消耗量成为最小的路径。

另外，关于搜索的结果所得到的路径1以及路径2，也可以针对路径1将停止次数设定为最小而计算能量成本，针对路径2将停止次数设定为最大而计算能量成本，从而对各路径附加能量成本的变动幅度来提示。即，线路成本计算部7针对由路径搜索处理部6计算出的停止次数的和最大的情况下能量消耗量最小的路径，计算停止次数的和最小的情况下的线路成本，以及针对在停止次数的和最小的情况下能量消耗量最小的路径，计算停止次数的和最大的情况下的线路成本。

另外，既可以根据进入线路以及流出线路的坡度来决定停止时的节点成本，也可以通过学习红绿灯装置的红灯的时间而反映到停止时的节点成本，等。另外，也可以代替能量消耗量最小的路径，针对行驶距离最短的路径或者行驶时间最短的路径，计算加入了上述停止次数的线路成本。

另外，除了上坡海拔差的和以及下坡海拔差的和以外，也可以将与上坡海拔差的和对应的线路距离的和（即，上坡线路的距离的和）、以及与下坡海拔差的和对应的线路距离的和（即，下坡线路的距离的和）设定为道路数据的属性。通过这样设定，能够计算出除了考虑了位能的影响以外，还考虑了与坡度对应的车辆的效率的差异的线路成本。

另外，也可以将远距离搜索用线路内的区间（与远距离搜索用线路对应的近距离搜索用线路）的连续性（即，上坡下坡的区间交替连续的线路、或者连续的上坡区间和连续的下坡区间分别集中的线路）等，对能量成本影响的参数（具体而言，坡度的变化点的数量等）设定为道路数据的属性。

另外，在本实施方式中，着眼于位能等代表性的能量消耗量，说明了将作为近距离搜索用线路的属性的各近距离搜索用线路的上坡海拔差的和、以及下坡海拔差的和等（即，汇集近距离搜索用线路的属性）设定为远距离搜索用线路的属性的情况，但是在更详细地进行线路成本的计算的情况下，也可以不汇集近距离搜索用线路的属性而将各近距离搜索用线路的属性原样地设定为远距离搜索用线路的属性。例如，在远距离搜索用线路的线路成本的计算中，在分别考虑p个近距离搜索用线路的海拔差的情况下，也可以将p个海拔差这全部设定为远距离搜索用线路的属性。但是，与将各近距离搜索用线路的全部属性设定为远距离搜索用线路的属性相比，如上所述在将近距离搜索用线路的上坡海拔差的和、以及下坡海拔差的和等近距离搜索用线路汇集而设定为远距离搜索用线路的属性时，能够削减地图数据3的数据大小（例如，能够从p个量削减为2个量），并且能够将远距离搜索用线路的属性以固定数个保存到地图数据3，所以与将可变个数的属性（根据近距离搜索用线路的个数而属性的个数变化）保存到地图数据3的情况相比，不考虑属性的个数而读入数据，所以一般情况下能够削减在获取数据时所需的计算量。

另外，在本实施方式中，示出作为远距离搜索用线路的属性设定上坡海拔差的和、以及下坡海拔差的和的例子，但由于在“上坡海拔差的和”、“下坡海拔差的和”、以及“线路的始终点的海拔差”这3个值中，成立“上坡海拔差的和”+“下坡海拔差的和”=“线路的始终点的海拔差”的关系，所以为了得到与本实施方式同样的效果，将“上坡海拔差的和”、“下坡海拔差的和”、以及“线路的始终点的海拔差”中的某2个信息设定为远距离搜索用线路的属性即可。例如，也可以将“上坡海拔差的和”和“线路始终点的海拔差”这2个信息设定为远距离搜索用线路的属性。

另外，在本实施方式中，作为一个例子，说明了远距离搜索用线路内的坡度未必恒定的情况，但是例如针对线路内的坡度不恒定的近距离搜索用线路，也通过将上坡海拔差的和、以及下坡海拔差的和设定为近距离搜索用线路的属性，从而无需在线路途中的坡度的变化点处分割线路，而能够在抑制线路数（道路数据量）的同时正确地求出行驶时的因位能所致的能量消耗量。

另外，在地图数据3中，保存海拔差、停止次数等与道路相关的参数，通过线路成本计算部7适当地（例如，在线）计算出由路径搜索处理部6进行的路径搜索处理时所需的线路成本，所以无需变更离线的计算结果（地图数据）而能够灵活地变更计算线路成本的算法、对能量成本造成影响的车辆特性等参数。进而，在获取了交通信息等的情况下，能够灵活地变更线路中的行驶速度、行驶时间等参数。例如，在线路内堵塞了的情况下，将与行驶速度相关的参数设定得较低，并且将行驶时间设定得较大即可。

另外，例如，特别是在下坡中能够回收再生能量的混合动力汽车、电动汽车的情况下，在图4所示的线路成本计算的公式中，分成上坡海拔差的和以及下坡海拔差的和，从而对于上坡和下坡的能量效率的差异，根据车辆的特性，设定作为与车辆相关的参数的C_3、C_4，从而能够设定反映了更正确的能量成本的线路成本。另外，对于由于红绿灯等而停止时的减速时的再生、空转停止的影响，也根据车辆的特性分别设定与行驶时间相关的T、C_6等参数，从而能够设定反映了更正确的能量成本的线路成本。例如，在能够回收由于加速产生的速度能量的30%的车辆的情况下，将C_6的值设定为小30%的值等即可。

另外，通过分成道路固有的物理参数（距离、行驶时间、海拔差、停止次数）、和车辆特性固有的物理参数（车辆重量、能量效率）而使用（保存），从而与将它们作为道路数据的属性而集中保存到地图数据3的情况相比较，仅更新有变更的与道路相关的物理参数即可，所以能够削减地图更新时的数据更新量。

另外，上位层次道路网络需要满足“远距离搜索用线路的线路成本一定等于对应的近距离搜索用线路的线路成本的和”这样的一般性的条件。该条件是为了保证使用了上位层次道路网络的搜索结果和使用了下位层次道路网络的搜索结果相同而必要的条件。如果上位层次道路网络中的路径搜索结果与下位层次道路网络中的路径搜索结果不同，则无法保证使用了上位层次道路网络的检索结果的最佳性。在本实施方式中，将近距离搜索用线路的上坡海拔差的和以及下坡海拔差的和设定为远距离搜索用线路的与海拔差相关的属性，并且使用近距离搜索用线路的与海拔差不同的其他属性值的和而设定为远距离搜索用线路的属性，在路径搜索处理时在近距离搜索用线路和远距离搜索用线路这两方中使用共同的公式（例如，图4所示的公式）来计算线路成本，所以能够满足上述条件。

关于上述条件，作为一个例子，说明图4所示的以每1个线路的能量消耗量为线路成本的情况。与汇集n个近距离搜索用线路而成的远距离搜索用线路相关的线路成本如以下的式（1）表示。其中，T_i、D_i、H_up_i、H_down_i、N_stop_i分别是第i个近距离搜索用线路中的行驶时间、线路距离、上坡海拔差的和、下坡海拔差的和、以及停止次数。

[数1]

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(C_f{q}_{\mathrm{idie}}{T}_i+C_2\mathrm{\μMg}{D}_i+D_3\mathrm{Mg}{H}_{\mathrm{upi}}+C_4\mathrm{Mg}{H}_{\mathrm{downi}}+C_5\mathrm{\κ}{v}^3{T}_i+C_6(M+m)\frac{1}{2}{v}^2{N}_{\mathrm{stopi}})...\left(1\right)$

在式（1）中，如果将除了附加了下标i的变量以外的变量（例如，行驶速度v等）假设为常数，则可以如以下的式（2）表示。

[数2]

$C_1{q}_{\mathrm{idle}}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{T}_i+C_2\mathrm{\μMg}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{D}_i+C_3\mathrm{Mg}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{H}_{\mathrm{upi}}+C_4\mathrm{Mg}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{H}_{\mathrm{downi}}$

$+C_5\mathrm{\κ}{v}^3\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{T}_i+C_6(M+m)\frac{1}{2}{v}^2\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{N}_{\mathrm{stopi}}...\left(2\right)$

在式（2）中，T_i、D_i、H_up_i、H_down_i、N_stop_i各自的和是被设定为远距离搜索用线路的属性的值。因此，如果使用被设定为远距离搜索用线路的属性的近距离搜索用线路的行驶时间、线路距离、上坡海拔差、下坡海拔差、停止次数各自的和来计算远距离搜索用线路的线路成本，则能够使远距离搜索用线路的线路成本一定等于与该远距离搜索用线路对应的近距离搜索用线路的线路成本的和。

另外，在针对计算线路成本的算法、对能量成本造成影响的车辆特性的参数的变更的灵活性不重要的情况下，也可以在离线地制作地图数据时预先计算线路成本而保存为道路数据的属性。

另外，不仅是在进行能量成本（线路成本）成为最小的路径搜索的情况，而且在针对通过路径搜索得到的搜索结果（通过的节点（线路）的集合）计算各路径的能量消耗量的情况下，也能够通过使用上位层次道路网络的道路数据的属性而高速地计算。即，在使用上位层次道路网络来进行了路径搜索时，在所计算出的搜索结果包括上位层次道路网络的节点、线路的情况下，使用上位层次道路网络的道路数据的属性来求出每个线路的能量消耗量并在整体的路径中相加，从而与仅使用下位层次道路网络的道路数据来计算线路成本的情况相比较，由于计算所需的线路数减少（由于不仅是纯粹的运算时间，而且向地图数据的访问次数也减少），所以能够高速地进行各路径的能量消耗量的运算。

图6是示出本发明的实施方式的使用能量消耗量指标向用户提示能量削减效果和其变动幅度的一个例子的图。如图6所示，针对通过时间优先时的路径搜索、距离优先时的路径搜索而求出的各路径，分别计算能量消耗量，从而能够计算出能量成本成为最小的路径的能量消耗量相对于其他路径（例如，图6所示那样的、时间优先的路径、距离优先的路径）的能量消耗量改善了何种程度这样的能量消耗量的改善率（相对于通过其他路径搜索得到的路径的能量消耗量的改善率）。通过将例如利用能量消耗量最多的路径的能量消耗量进行标准化的能量消耗量的比例作为能量消耗量指标，并利用直线图表等易于理解地向用户提示计算出的改善率，从而能够改善用户对环境的意识，使得能够选择能量消耗量更少的路径。

例如，在图6中，将能量消耗量最多的路径（时间优先路线）的能量消耗量指标设为100，将能量消耗量比时间优先路线少10%的路径（距离优先路线）的能量消耗量指标设为90，将能量消耗量比时间优先路线少20%的路径（能量优先路线）的能量消耗量指标设为80，并以用户容易视觉辨认的方式进行提示。

另外，对于各路径的能量消耗量指标，也可以如图6那样在图表上示出考虑了由于前述红绿灯下的停止等不确定的因素引起的影响的变动幅度。由此，用户能够在预先加入了变动幅度（风险）的状态下综合性地选择路径。

根据以上，在使用了上位层次道路网络的路径搜索中能够进行考虑了线路内的坡度等对能量成本造成影响的因素的搜索，即使始终点间是远距离，也能够高速地进行能量成本最小的路径的搜索。

虽然详细说明了本发明，但上述说明是全部局面中的例示，本发明不限于此。能够解释为在不脱离本发明的范围的情况下能够想到并得到没有例示的无数变形例。

Claims (12)

1.一种路径搜索装置，搜索连接始点和终点的路径，其特征在于，具备：

地图数据部，具有包括近距离搜索中使用的近距离搜索用线路的近距离搜索用道路数据、和包括远距离搜索中使用的远距离搜索用线路的远距离搜索用道路数据；

远距离搜索用属性计算部，针对与一个所述远距离搜索用线路对应的多个所述近距离搜索用线路，计算出各所述近距离搜索用线路的上坡海拔差的和、以及各所述近距离搜索用线路的下坡海拔差的和，作为所述一个远距离搜索用线路的属性；

线路成本计算部，根据所述远距离搜索用线路的所述属性和车辆特性，计算所述远距离搜索用线路中的作为车辆行驶时的能量消耗量的线路成本；以及

路径搜索处理部，根据所述线路成本，进行求出能量消耗量最小的路径的处理、或者计算规定的路径中的能量消耗量的处理。

2.根据权利要求1所述的路径搜索装置，其特征在于，

由所述远距离搜索用属性计算部计算出的所述远距离搜索用线路的所述属性被保持于所述远距离搜索用道路数据。

3.根据权利要求1或者2所述的路径搜索装置，其特征在于，

所述规定的路径是所述路径的行驶距离最短的路径、或者所述路径的行驶时间最短的路径中的某一个。

4.根据权利要求1~3中的任意一项所述的路径搜索装置，其特征在于，

所述线路成本计算部计算出行驶所需的消耗量以外的基本消耗量、因路面摩擦所致的消耗量、因位能所致的消耗量、因空气阻力所致的消耗量、或者因加减速所致的消耗量，作为所述线路成本。

5.根据权利要求1~3中的任意一项所述的路径搜索装置，其特征在于，

所述线路成本计算部计算出二氧化碳排放量、燃料消耗量、或者电力消耗量，作为所述线路成本。

6.根据权利要求1~5中的任意一项所述的路径搜索装置，其特征在于，

所述线路成本计算部根据所述近距离搜索用线路的属性和所述车辆特性，还计算所述近距离搜索用线路中的作为车辆行驶时的能量消耗量的线路成本。

7.根据权利要求1~5中的任意一项所述的路径搜索装置，其特征在于，

所述远距离搜索用属性计算部计算出与一个所述远距离搜索用线路对应的多个所述近距离搜索用线路内的行驶时间的和、距离的和、所述上坡海拔差的和、所述下坡海拔差的和、以及停止次数的和，作为所述远距离搜索用线路的属性，

所述线路成本计算部根据来自所述路径搜索处理部的要求，基于所述远距离搜索用线路的所述属性和所述车辆特性，计算所述线路成本。

8.根据权利要求1~5中的任意一项所述的路径搜索装置，其特征在于，

还具备停止次数推测部，该停止次数推测部推测与一个所述远距离搜索用线路对应的多个所述近距离搜索用线路中的各所述近距离搜索用线路内的停止次数，

所述线路成本计算部根据作为所述远距离搜索用线路的属性的所述停止次数的和，计算所述停止次数的和最大的情况下的所述线路成本、以及所述停止次数的和最小的情况下的所述线路成本，

所述路径搜索处理部计算在所述停止次数的和最大的情况下所述能量消耗量成为最小的路径、和在所述停止次数的和最小的情况下所述能量消耗量成为最小的路径。

9.根据权利要求8所述的路径搜索装置，其特征在于，

所述线路成本计算部针对在由所述路径搜索处理部计算出的所述停止次数的和最大的情况下所述能量消耗量最小的路径，计算所述停止次数的和最小的情况下的所述线路成本，以及针对在所述停止次数的和最小的情况下所述能量消耗量最小的路径，计算所述停止次数的和最大的情况下的所述线路成本。

10.根据权利要求8或者9所述的路径搜索装置，其特征在于，

用所述路径的行驶距离最短的路径或者所述路径的行驶时间最短的路径，来代替所述能量消耗量最小的路径。

11.根据权利要求3或者10所述的路径搜索装置，其特征在于，

所述路径搜索处理部针对包括所述能量消耗量最小的路径、所述路径的行驶距离最短的路径、以及所述路径的行驶时间最短的路径的多个路径的各个计算出所述能量消耗量，提示各路径中的所述能量消耗量的比较。

12.根据权利要求1~11中的任意一项所述的路径搜索装置，其特征在于，

所述远距离搜索用属性计算部被设置于地图制作系统或者汽车导航系统。

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