CN102788584B - 道路坡度数据生成装置及生成方法、车辆用控制装置及车辆的能量消耗量预测装置 - Google Patents

Abstract

一种道路坡度数据生成装置（15），生成以节点及路段的组合来表现道路的道路地图数据的、表示各上述路段的坡度程度的数据，具备：路段数据输入装置，从记录了上述道路地图数据的地图数据库（17），输入包含各上述路段的起点、终点的位置及道路种类的路段数据；标高数据输入装置，从记录了标高的标高数据库（18）输入标高数据，上述标高是以规定间隔的网格对地形图进行分割而得到的各位置的标高；以及坡度数据生成装置（16），基于上述路段数据及标高数据，将成为表示上述各路段的上述起点至终点之间为何种程度的坡度的指标的坡度的数据，作为换算为车辆在该路段上行驶时的能量消耗量而评定的燃料换算坡度数据来生成。

Description

道路坡度数据生成装置及生成方法、车辆用控制装置及车辆的能量消耗量预测装置

技术领域

本发明涉及生成道路地图数据中的表示各路段（link）的坡度程度的道路坡度数据的道路坡度数据生成装置及生成方法、车辆用控制装置、以及预测在规定的行驶路径上行驶时的车辆的能量消耗量的车辆能量消耗量预测装置。

背景技术

例如，在搭载于车辆（汽车）上的汽车导航装置中，具备对到用户指定的目的地为止的推荐的路径进行搜索并引导的路线导引功能。在路径搜索的计算中使用公知的迪杰斯特拉（Dkstra）法，该路径搜索简单来说通过如下方式进行，即：基于道路地图数据中的路段数据，从出发地（当前地）向目的地，依次进行到下一个可到达的交叉点（节点）的道路（路段）的成本计算（累加），并选择到目的地为止的成本最小的路径。另外，在日本，1个道路路段的路段长度一般为，每一路段几百米，并且在高速道路的情况下多数为每一路段几千米左右。

近年来，谋求燃料消耗的降低（经济驾驶）及排出气体的降低的节能驾驶（Eco-Drive）的想法日益增强。在汽车导航装置中，也考虑与路径搜索一起预测在该路径上行驶时的燃料消耗量（例如参照日本特开2007-24833号公报）。此时，在上述路径搜索中使用的路段数据中，除各路段的路段长度、起点、终点的位置（坐标）以外，还包含限制速度、道路宽度（车道数）、平均坡度数据等。例如存在在上坡上与平坦的道路相比燃料的消耗大的情况，在上述日本特开2007-24833号公报中，根据车辆的预测的行驶速度和平均坡度数据来进行更正确的燃料消耗量的预测。

上述路段数据中包含的坡度数据是，起点与终点之间的标高差除以路段长度（从起点到终点的平面距离）而得到的数值，也就是该路段的平均 的坡度。但是，在使用各路段的平均坡度数据来求出燃料消耗量的情况下，存在平均坡度不反映实情的情况，在正确预测燃料消耗量这一点上未必充分。

例如，在从路段的起点至终点的大部分为平坦、但仅一部分存在急剧的上坡的情况下，以及从路段的起点至终点为止上坡和下坡重复多次的情况下，实际的燃料消耗量与使用平均坡度数据的计算相比大。因此，期望开发在求出预测的燃料消耗量时考虑到路段的实际坡度的计算方法。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而做出的，其第一目的是提供一种道路坡度数据生成装置及生成方法、车辆用控制装置，能够将道路地图数据中的表示各路段的坡度程度的坡度数据生成为适合预测能量消耗量的情况的数据。本发明的第二目的是提供一种车辆的能量消耗量预测装置，在预测在规定的行驶路径上行驶时的能量消耗量时能够考虑各路段内的坡度变化而更正确地计算能量消耗量。

按照本发明的第一方式，一种道路坡度数据生成装置，生成以节点及路段的组合来表现道路的道路地图数据的、表示各上述路段的坡度程度的数据，具备：路段数据输入装置，从记录了上述道路地图数据的地图数据库，输入包含各上述路段的起点、终点的位置及道路种类的路段数据；标高数据输入装置，从记录了关于各位置的标高的标高数据库输入标高数据，上述各位置是以规定间隔的网格对地形图进行分割而得到的；以及坡度数据生成装置，基于上述路段数据及标高数据，将如下坡度数据作为换算为车辆在该路段上行驶时的能量消耗量来评定的燃料换算坡度数据来生成，上述坡度数据为表示上述各路段的上述起点至终点之间为多少程度的坡度的指标。

根据上述装置，燃料换算坡度数据与路段中的起点、终点间的平均坡度的数据不同，在计算该路段的行驶时的能量消耗量的情况下成为与实际相符的数据。因此，通过使用所生成的燃料换算坡度数据，能够更正确地计算考虑了路段内的坡度变化的能量消耗量。并且，燃料换算坡度数据是按每个路段设置的数据，因此数据量不会平白增加，能够使得用于计算能 量消耗量的数据较少即可。

按照本发明的第二方式，车辆用控制装置具备：存储装置，存储由本发明的第一方式所述的道路坡度数据生成装置生成的各路段的燃料换算坡度数据；以及读出装置，从存储装置读出上述燃料换算坡度数据。

根据上述装置，能够使存储装置中存储的各路段的燃料换算坡度数据经由车辆用控制装置流通。

按照本发明的第三方式，车辆用控制装置具备：存储装置，将由本发明的第一方式所述的道路坡度数据生成装置生成的各路段的燃料换算坡度数据与本发明的第一方式所述的道路地图数据建立关联来存储；以及读出装置，从存储装置读出与上述道路地图数据建立关联来存储的上述燃料换算坡度数据。

根据上述装置，能够使与存储装置中存储的道路地图数据建立关联并存储的各路段的燃料换算坡度数据经由车辆用控制装置流通。

按照本发明的第四方式，一种车辆的能量消耗量预测装置，预测在规定的行驶路径上行驶时的车辆的能量消耗量，具备燃料换算坡度数据存储装置和消耗量运算装置。上述燃料换算坡度数据存储装置将由本发明的第一方式所述的道路坡度数据生成装置生成的各路段的燃料换算坡度数据，与上述道路地图数据建立关联来存储。上述消耗量运算装置使用上述燃料换算坡度数据存储装置中存储的上述各路段的燃料换算坡度数据，计算在上述行驶路径上行驶时被预测的车辆的能量消耗量。

根据上述装置，由道路坡度数据生成装置生成的各路段的燃料换算坡度数据，通过燃料换算坡度数据存储装置而被与路段数据建立关联来存储。并且，通过消耗量运算装置，使用燃料换算坡度数据，来计算在行驶路径行驶时的被预测的车辆的能量消耗量。因而，能够更正确地计算考虑了路段内的坡度变化的能量消耗量。并且，燃料换算坡度数据是按每个路段设定的数据，因此数据量不会平白增加，能够使得用于计算能量消耗量的数据较少即可。

按照本发明的第五方式，一种道路坡度数据生成方法，生成以节点及路段的组合来表现道路的道路地图数据的、表示上述各路段的坡度程度的数据，包括如下步骤：从记录了上述道路地图数据的地图数据库，输入包 含上述各路段的起点、终点的位置及道路种类的路段数据；从记录了关于各位置的标高的标高数据库输入标高数据，上述各位置是以规定间隔的网格对地形图进行分割而得到的；以及基于上述路段数据及标高数据，将如下坡度数据作为换算为车辆在该路段上行驶时的能量消耗量来评定的燃料换算坡度数据来生成，上述坡度数据为表示上述各路段的上述起点至终点之间为多少程度的坡度的指标。

根据上述方法，燃料换算坡度数据与路段中的起点、终点间的平均坡度的数据不同，在计算该路段的行驶时的能量消耗量的情况下成为与实际相符的数据。因此，通过使用所生成的燃料换算坡度数据，能够更正确地计算考虑了路段内的坡度变化的能量消耗量。并且，燃料换算坡度数据是按每个路段设置的数据，因此数据量不会平白增加，能够使得用于计算能量消耗量的数据较少即可。

附图说明

本发明的上述目的及其他目的、特征、优点通过参照附图进行的下述的详细说明变得更加明确。该附图如下。

图1是表示本发明的一实施例的道路坡度数据生成装置的功能框图。

图2是概略地表示计算用数据的结构的图。

图3中（a）~（b）是用于说明坡度数据生成的顺序的图（其一）。

图4中（a）~（c）是用于说明坡度数据生成的顺序的图（其二）。

图5中（a）~（c）是用于说明坡度数据生成的顺序的图（其三）。

图6中（a）~（c）是用于说明坡度数据生成的顺序的图（其四）。

图7是用于说明平均坡度数据与燃料换算坡度数据的区别的图。

图8是表示汽车导航装置的电结构的框图。

具体实施方式

下面，参照附图说明将本发明具体化的一实施例。另外，该实施例中，例如，以生成搭载在作为车辆（汽车）的汽油机车中的汽车导航装置所使用的道路地图数据的坡度数据的情况为具体例。并且，该情况下，汽车导航装置作为车辆的能量消耗量预测装置发挥功能。

首先参照图8，简单叙述搭载在车辆（汽油机车）中的汽车导航装置1的结构。汽车导航装置1具备以计算机（CPU）为主体而构成并控制整体的控制电路2。并且，构成为，具备：作为本车位置检测装置的位置检测部3，与该控制电路2连接，用于检测本车辆位置；通信装置5，用于在与外部的信息通信中心4之间进行无线通信；例如硬盘装置等存储装置6；显示装置7，例如由全彩色液晶显示器构成，作为显示装置发挥功能；操作开关组8，包含了在显示装置7的画面上设置的接触面板和/或在显示装置7的周围设置的机械开关；声音输出装置9，从扬声器输出合成声音；导航用地图数据库10等。

上述位置检测部3包括：基于来自GPS的人造卫星的发送电波来检测（测位）本车辆的位置的GPS（Global Positioning System：全球定位系统）用的GPS接收机11、地磁传感器12、陀螺仪传感器13、车速传感器14。上述控制电路2通过其软件结构（及硬件结构），基于来自构成上述位置检测部3的各传感器11~14的输入，高精度地检测本车辆的当前位置（绝对位置）、行进方向、速度、行驶距离、当前时刻等。 

并且，控制电路2基于该本车辆的当前位置及从上述导航用地图数据库10得到的道路地图数据，实现在上述显示装置7的画面上将本车辆的当前位置及行进方向与本车辆周边的道路地图一起重叠显示的定位（location）功能。该情况下，在实现定位功能时，为了将本车辆的位置载入到所显示的电子地图上的道路中，对本车辆的移动轨迹和道路地图数据中的道路形状进行比较对照，进行推测当前行驶中的道路的地图匹配。

上述导航用地图数据库10存储例如日本全国的道路地图数据及其附带的各种设施及店铺等设施数据等。上述道路地图数据由用线表现地图上的道路的道路网络构成，以交叉点、分岔点等为节点分割为多个部分，各节点间的部分作为路段而被赋予规定的路段数据。该路段数据包含路段固有的路段ID（标示符）、路段长度、路段的起点、终点（节点）的位置数据（经度、纬度）、角度（方向）数据、道路宽度（车道数）、道路种类、限制速度等数据而构成。此外，还包含用于将道路地图再现（描绘）到显示装置7的画面上的数据。

此时，导航用地图数据库10中，由本实施例的道路坡度数据生成装置 （生成方法）生成的燃料换算坡度数据附带于路段数据（与各路段建立关联）而被存储。因此，导航用地图数据库10作为燃料换算坡度数据存储装置而发挥功能。另外，也可以将燃料换算坡度数据与上述道路地图数据（路段数据例如路段ID）建立关联而存储在与导航用地图数据库10不同的存储装置6中。

如在后面详细说明的那样，该燃料换算坡度数据是关于各路段、表示从起点至终点之间的坡度程度（高度（标高）相对于平面的距离变动了多少）的数据，这里为，换算为车辆在各路段上行驶时的能量（燃料）消耗量来评定的数据。另外，燃料换算坡度数据为与该车辆的车型（重量、排气量）相应的值。

并且，汽车导航装置1（控制电路2）通过上述通信装置5，例如经由未图示的无线基站及互联网等通信网络，在与信息通信中心4的服务器之间进行通信。由此，接收道路交通信息（拥堵、事故、施工、车道限制、交通限制等的信息）、气象信息（天气、风向、路面状况）、POI信息（周边的设施信息）等的最新的数据，并进行存储。

汽车导航装置1通过控制电路2中的路径搜索、引导程序的执行，通过运算求出从出发地（当前地）至例如由用户的操作开关组8的操作而设定的目的地为止的推荐的行驶路径（路线，route），执行引导该推荐的行驶路径的路线导引功能。其中，路径搜索中例如使用公知的迪杰斯特拉法。

该迪杰斯特拉法简单来说，通过如下方式进行：按照指定的优先条件等，使用导航用地图数据库10的道路地图数据（路段数据），从出发地（当前地）向目的地依次进行到下一个可到达的交叉点（节点）为止的道路（路段）的搜索及其成本（评价值）的计算，求出到目的地为止成本最小的连续的路线（路段序列）。上述成本是根据各路段的道路长度、道路种类、道路宽度（车道数）、收费与否的区别、拥堵程度等进行规定的加权来计算的。在该路径搜索中，还可以考虑上述道路交通信息、气象信息等。

此时，控制电路2搜索到目的地为止的推荐的1个或多个行驶路径的候选，并将这些行驶路径的候选向用户提示，但本实施例中，构成为：进行行驶路径的搜索，并且当本车辆在这些各行驶路径上行驶时计算预测的燃料（能量）消耗量，一并向用户提示（显示）。

具体来说，控制电路2根据在构成行驶路径的各路段上行驶时预想到的速度（根据道路种类、道路宽度、限制速度来求出）、该路段的燃料换算坡度数据，求出路段的燃料消耗（每单位距离的燃料消耗量），并将该燃料消耗与路段长度（距离）相乘，由此求出该路段的燃料消耗量。并且，根据构成行驶路径的全路段的燃料消耗量的总和，运算出预测的燃料消耗量。因而，控制电路2作为消耗量运算装置而发挥功能。

另外，上述路径引导如公知的那样通过如下方式进行：在显示装置7的画面上，例如以与其他道路不同的颜色显示道路地图上的应行驶的路线，并且在本车的当前位置到达规定的点（point）时，通过声音输出装置9输出引导声音。具体来说，例如在引导交叉点处的左右转弯或分岔时，首先在该交叉点的充分近前的位置，进行例如“300m处，右方向。”这样的预告性的引导，然后，在本车辆到达交叉点跟前的定时，在显示装置7的画面上进行交叉点的放大显示，并且进行“马上右方向。”这样的声音输出。

接着，参照图1及图2，叙述用于生成上述燃料换算坡度数据（执行道路坡度数据生成方法）的本实施例的道路坡度数据生成装置15的结构。图1表示道路坡度数据生成装置15的功能框图。这里，道路坡度数据生成装置15由个人电脑等计算机系统构成，将显示装置、键盘、鼠标等输入装置、存储装置等连接到由计算机主体构成的主体部16而成，未详细图示。

并且，主体部16上，经由内置的接口（未图示）连接着例如记录了日本全国的道路地图数据的地图数据库17，从该地图数据库17输入路段数据。与此一起还连接着记录了日本全国的标高数据的标高数据库18，从该标高数据库18输入标高数据。因而，上述接口作为路段数据输入装置及标高数据输入装置发挥功能。并且，从计算用数据存储部19向主体部16输入后述的计算用数据。

上述道路地图数据（路段数据）与上述同样，以节点和路段的组合表现道路而成，路段数据包含路段固有的路段ID、路段长度、路段的起点、终点的位置数据（经度、维度）、方向数据、道路宽度（车道数）、道路种类、限制速度等数据而构成。上述标高数据表示将日本全国的地形图以规定间隔的网格（例如在城市部分以5m间隔、在郡县部分（地方部分）以10m间隔）分割为东西南北的各位置（网格的交点）的标高（高度），其由 国土地理院无偿提供。

进而，上述计算用数据表示道路坡度、车速、燃料消耗的相互关系。具体来说，如图2所示，纵轴取坡度、横轴取车速，做成表示与它们相关的燃料消耗（该情况下为每单位距离（1m）的燃料消耗量（m1））的数据表。也就是表示如下关系：道路的坡度为a（%）、车速为b（km/h）时，燃料消耗为c（毫升/m）。另外，作为燃料消耗，也可以使用每单位燃料量的行驶距离（m/毫升）。关于坡度，也可以不使用%（100m的距离下，若增加1m则为1%），而使用角度。

此时，在本实施例中，计算用数据作为与标准的车辆例如中型的乘用车相关的基准计算用数据，对于其以外的车辆，使用对燃料消耗的数据乘以与车型或重量或排气量相应的规定系数而得到的数据，来生成燃料换算坡度数据。在与标准的乘用车相比大型（重量或排气量大）的车辆的情况下，每单位距离的燃料消耗量比中型车大，因此系数比1大，在重量或排气量小的小型车的情况下，系数小于1。

并且，如接下来的作用说明中所述的那样，上述主体部16通过其硬件及软件的结构，作为执行如下工序的坡度数据生成装置而发挥功能，该工序为：输入上述路段数据及标高数据，使用这些路段数据及标高数据、及上述计算用数据，来生成与上述各路段相关的燃料换算坡度数据。

此时，主体部16具备：作为路段构成点分配装置的路段构成点分配部20，在生成燃料换算坡度数据时，针对各路段，执行沿着该路段从起点至终点为止以规定间隔分配路段构成点的工序；作为坡度变化点提取装置的坡度变化点提取部21，基于各路段构成点的标高数据，在将上述起点、各路段构成点、终点依次用直线连接时，执行将各路段构成点前后的、直线的坡度变化程度比阈值大的点提取为坡度变化点的工序；以及作为计算装置的计算部22，执行计算各路段的燃料换算坡度数据的工序。

更具体来说，上述计算部22具备：区间燃料计算部23，将路段的起点至终点之间划分为用坡度变化点分割而得到的区间，并基于上述计算用数据，针对各区间求出燃料（能量）消耗量；路段燃料计算部24，对各区间的燃料（能量）消耗量进行累加而求出该路段整体的燃料（能量）消耗量；以及燃料换算坡度数据计算部25，根据路段整体的燃料（能量）消耗量和 在该路段上行驶时的标准车速，使用上述计算用数据对燃料换算坡度数据进行逆运算。

接着，还参照图3~图7对上述结构的作用进行叙述。另外，下面列举生成燃料换算坡度数据的例子，但这里如图4~图6所示以具有从起点A缓慢上升后缓慢下降、进而缓慢上升直至终点B的坡度形状的道路（路段L）为具体例进行说明。该路段L的路段长度从平面观察约为240m，作为规定间隔而在平面上每10m分配路段构成点。该情况下的规定间隔为与上述标高数据的网格的粗细程度相应的间隔。并且，针对各路段，根据道路种类、道路宽度（车道数）、限制速度等求出了每个路段的标准车速。

在道路坡度数据生成装置15（主体部16）中执行生成燃料换算坡度数据的处理时，首先被输入路段数据及标高数据，执行由路段构成点分配部20分配路段构成点的工序。该工序中，如图3所示，从路段L的起点A开始依次沿着该路段L，作为规定间隔而在每10m的位置分配路段构成点P。如图3（b）所示，各路段构成点P被标绘在假想的XY平面上，该XY平面以起点A为原点（0，0），将横轴X设为相对于起点A的平面距离（单位m），将纵轴Y设为相对于起点A的高度（单位m）。如图3(a)所示，第一个路段构成点P1相对于起点A的距离为x1（该情况下为10m）、高度为y1，因此被表示为（x1，y1）。

这样，若沿着路段L将路段构成点P描绘（分配）在XY平面上，则如图4（a）所示，沿着路段L从起点A至终点B为止例如平面观察以10m间隔分配多个路段构成点P。接着，执行由坡度变化点提取部21提取路段构成点P中的前后的坡度变化程度大的坡度变化点的工序。

在提取该坡度变化点时，如上述图4（a），在将起点A、各路段构成点P、终点B描绘在XY平面上的状态下，如图4（b）所示，首先引出连接路段的起点A和终点B的第一基准直线AB，求出该第一基准直线AB与各路段构成点P之间的距离（画出垂线时的垂线的长度）。在位于这些起点A与终点B之间的路段构成点P中的、距上述第一基准直线AB最远的点的离开距离比基准值（例如0.2m）大时，将该路段构成点P提取为第一坡度变化点。

如图4（c）所示，关于路段构成点P中的点C，距第一基准直线AB 最远、且其离开距离比基准值（0.2m）大，因此第一坡度变化点C被求出。另外，此时的基准值例如被设定为路段构成点P的分配间隔（该情况下10m）的2%等的数值。也可以将1%或3%以上的值作为基准值。

若求出第一坡度变化点C，则接着如图5（a）所示，引出连接起点A和第一坡度变化点C的第二基准值AC，在位于这些起点A与第一坡度变化点C之间的路段构成点P中的、距上述第二基准直线AC最远的点的离开距离比基准值大时，将该路段构成点P提取为第二坡度变化点D。与此同时，引出连接第一坡度变化点C和终点B的第三基准直线CB，在位于这些第一坡度变化点C与终点B之间的路段构成点P中的、距上述第三基准直线CB最远的点的离开距离比基准值大时，将该路段构成点P提取为第三坡度变化点E。

进而，如图5（b）所示，关于起点A、多个坡度变化点D、C、E、终点B，引出连接相邻的点间的基准直线（直线AD、直线DC、直线CE、直线EB），同样，将距上述基准直线最远的点的离开距离比基准值大的路段构成点P提取为坡度变化点。此时，在点A与点D之间提取坡度变化点F，在点D与点C之间提取坡度变化点G。在直线CE间、直线EB间，不存在离开距离比基准值大的路段构成点P。通过反复进行这样的处理，如图5（c）所示，在点D与点G之间提取坡度变化点H。

在新的坡度变化点不再被提取出来的时刻，结束所有的坡度变化点的提取。在路段L的例子中，如图6（a）所示，在起点A与终点B之间，提取了坡度变化点F、D、H、G、C、E。在依次以直线连接了起点A、各坡度变化点F、D、H、G、C、E、终点B时，这些坡度变化点F、D、H、G、C、E成为各坡度变化点F、D、H、G、C、E的前后的坡度变化程度较（比阈值）大的路段构成点。

若由坡度变化点提取部21提取坡度变化点的工序结束，则执行由计算部22计算各路段的燃料换算坡度数据的工序。这里，首先通过区间燃料计算部23针对路段中的被坡度变化点分割而成的各区间求出燃料（能量）消耗量。在路段L的例子中，如图6（b）、（c）所示，起点A至终点B之间通过坡度变化点F、D、H、G、C、E被分割为多个区间（该情况下为区间AF、区间FD、区间DH、区间HG、区间GC、区间CE、区间EB这7个 区间）。

并且，针对各区间（区间AF、区间FD、区间DH、区间HG、区间GC、区间CE、区间EB）分别求出坡度a（%）和距离d（m）。由于按各路段已求出了该路段的标准车速b，因此基于上述计算用数据而求出针对各区间的燃料消耗量。此时，某区间中，若道路坡度为a（%）、标准车速（路段内共用）为b（km/h），则根据计算用数据，求出燃料消耗c（毫升/m），因此只要将区间的距离d（m）乘以该燃料消耗c，就能计算燃料消耗量（毫升）。

接着的路段燃料计算部24中，累加由区间燃料计算部23求出的各区间的燃料消耗量，求出路段整体的燃料消耗量（毫升）。然后，燃料换算坡度数据计算部25中，将该路段整体的燃料消耗量（毫升）除以路段整体的距离（路段长度：m）而求出燃料消耗c（毫升/m）。并且，根据该燃料消耗c和路段的标准车速b（km/h），使用计算用数据对该坡度a（%）进行逆运算。该坡度a（%）成为燃料换算坡度数据。

如上所述，关于路段数据中的所有的路段求出燃料换算坡度数据。求出的燃料换算坡度数据与各路段建立关联地（作为路段数据所附带的数据）存储于道路地图数据（路段数据）中。该燃料换算坡度数据如上述那样，在汽车导航装置1中被写入到导航用地图数据库10，例如在到目的地为止的推荐的行驶路径的搜索中用于车辆在行驶路径上行驶时预测的燃料消耗量的计算。

通常，该燃料换算坡度数据多数情况下采用与以往的平均坡度数据不同的值。如图7中例示，若考虑在路段内上升坡度、下降坡度反复的情况，则以往的平均坡度根据路段的起点与终点的标高之差而被求出为例如2%。相对于此，本实施例的燃料换算坡度数据是换算为车辆在路段行驶时的能量消耗量来评定的数据，例如为3%这样的值。

此时，如果假设从路段的起点到终点一直保持2%的坡度的缓慢的上坡的道路，则即使用平均坡度的2%来计算该路段行驶时的燃料消耗量，也能够求出正确的燃料消耗量，但若考虑上述的坡度变动，则实际上消耗更多的燃料。燃料换算坡度数据（例如3%）在计算路段的行驶时的能量消耗量的情况下成为与实情相符的数据，因此，通过使用该燃料换算坡度数据， 能够更正确地计算考虑了路段内的坡度变化的能量消耗量。

另外，虽然未详细说明，但如上所述，计算用数据被设为关于标准车辆的数据，因此在车型或重量或排气量与标准不同的情况下，能够使用对燃料消耗c的数据乘以与车型或重量或排气量相应的规定的系数而得到的燃料消耗数据，来同样地生成燃料换算坡度数据。例如，对单箱车（one box car）等大型车辆而言，燃料消耗（每单位行驶距离的燃烧消耗量）大，因此对燃料消耗c的值乘以系数1.1，对排气量1000cc的小型车辆而言，燃料消耗小，因此乘以系数0.9等，由此能够使计算用数据共用化、并且正确地求出该车辆的燃料换算坡度数据，进而求出能量消耗量。

如上所述，根据本实施例的道路坡度数据生成装置15及生成方法，导入了将各路段的坡度换算为车辆行驶时的能量消耗量来评定的燃料换算坡度数据这样的思想，因此与以往的平均坡度的数据不同，在计算路段的行驶时的能量消耗量的情况下，成为与实情相符的数据。因此，通过使用所生成的燃料换算坡度数据，能够更正确地算出考虑了路段内的坡度变化的能量消耗量。并且，燃料换算坡度数据是按每个路段设置的数据，因此，数据量不会平白增加，能够使得用于计算能量消耗量的数据较少即可。

此外，特别是本实施例中，生成坡度数据时，求出坡度变动较大的坡度变化点，并通过以该坡度变化点将路段分割为多个区间，来捕获路段内的坡度变化状态的特征。并且，基于计算用数据求出各区间的能量消耗量，通过对它们进行累加而求出路段整体的能量消耗量，进而求出燃料换算坡度数据，因此，能够得到如下优点：能够得到从能量消耗的观点出发正确地反映了道路的坡度变化状态的燃料换算坡度数据。

进而，根据本实施例的车辆的能量消耗量预测装置（汽车导航装置1），将上述的由道路坡度数据生成装置15生成的燃料换算坡度数据与路段数据建立关联而存储，使用各路段的燃料换算坡度数据来计算在行驶路径上行驶时被预测的车辆的燃料（能量）消耗量，因此能够更正确地计算考虑了路段内的坡度变化的燃料消耗量，并且使得用于计算能量消耗量的数据较少即可。

另外，本发明不限于上述的一实施例，而能够进行各种扩展、变更。

例如，上述实施例中，以求出汽油机车中的燃料消耗量的情况为例， 但作为能量消耗量，显然可以在电动汽车的情况下求出电池的电力消耗量，在并用发动机和电动机的混合动力汽车的情况下也能够采用本发明。进而，不仅是燃料消耗量的预测，对于其他的用途例如混合动力汽车中的预读控制等，也能够利用本发明的燃料换算坡度数据。

并且，上述实施例中，在汽车导航装置中，对与搜索的行驶路径相关的燃料消耗量进行了预测，但也可以在路径搜索的处理时使用燃料换算坡度数据来计算燃料消耗量并且求出燃料消耗量最小的行驶路径。在信息中心中搜索推荐路径并向车辆分发的中心计算型的汽车导航系统中，也能够构成为，在信息中心中使用道路地图数据所附带的燃料换算坡度数据来进行能量消耗量的计算。也可以在信息中心的计算机中生成（运算）燃料换算坡度数据。

在本发明中，能够使由上述道路坡度数据生成装置（道路坡度数据生成方法）生成的各路段的燃料换算坡度数据经由车辆用控制装置流通，上述车辆用控制装置具备：对各路段的燃料换算坡度数据进行存储的存储装置；和从存储装置读出各路段的燃料换算坡度数据的读出装置。该情况下，也可以将各路段的燃料换算坡度数据与上述道路地图数据建立关联地进行存储。并且，作为存储装置，当然可以采用硬盘、光盘、磁盘、棒型或卡型的存储器等、各种媒体。

上述实施例中，在坡度变化点提取的处理中，在两点间引出基准直线，并基于路段构成点相对于该基准直线的离开距离而求出坡度变化点，但作为用于求出坡度变化点的方法，除此之外还可以使用最小二乘法等各种方法。该情况下，还能够考虑标高数据的误差而进行坡度变化点的提取处理。除此以外，本发明可以在不脱离主旨的范围内进行适当变更来实施，例如按每个车型（重量、排气量）设置计算用数据等。

上述发明包括以下的方式。

按照本发明的一方式，一种道路坡度数据生成装置，生成以节点及路段的组合来表现道路的道路地图数据的、表示各上述路段的坡度程度的数据，具备：路段数据输入装置，从记录了上述道路地图数据的地图数据库，输入包含各上述路段的起点、终点的位置及道路种类的路段数据；标高数据输入装置，从记录了标高的标高数据库输入标高数据，上述标高是关于 以规定间隔的网格对地形图进行分割而得到的各位置的标高；以及坡度数据生成装置，基于上述路段数据及标高数据，将成为表示上述各路段的上述起点至终点之间为何种程度的坡度的指标的坡度的数据，作为换算为车辆在该路段上行驶时的能量消耗量来评定的燃料换算坡度数据来生成。

根据上述装置，燃料换算坡度数据与路段的起点、终点间的平均坡度的数据不同，在计算该路段的行驶时的能量消耗量的情况下成为与实际相符的数据。因此，通过使用所生成的燃料换算坡度数据，能够更正确地计算考虑了路段内的坡度变化的能量消耗量。并且，燃料换算坡度数据是按每个路段设置的数据，因此数据量不会平白增加，能够使得用于计算能量消耗量的数据较少即可。

作为代替方案，换算为车辆在上述各路段上行驶时的能量消耗量来评定的燃料换算坡度数据能够如以下这样求出。首先，将上述各路段的上述起点至上述终点之间划分为通过坡度变化程度比阈值大的点进行分割而得到的区间，接着，基于表示坡度、车速、燃料消耗的相互关系的计算用数据，针对上述各区间求出燃料消耗量，进而，累加上述各区间的上述燃料消耗量来求出该路段整体的燃料消耗量，根据上述各路段整体的燃料消耗量和在该路段行驶时的标准车速，使用上述计算用数据对上述各路段的坡度进行逆运算。由此，能够得到从能量消耗的观点出发正确地反映了道路的坡度变化状态的燃料换算坡度数据。

作为代替方案，上述坡度数据生成装置也可以具备：路段构成点分配装置，针对上述各路段，沿着该路段从起点到终点为止以规定间隔分配路段构成点；坡度变化点提取装置，基于上述各路段构成点的标高数据，在将上述起点、各路段构成点、终点依次用直线连接时，将上述各路段构成点的前后的直线的坡度变化程度比阈值大的点提取为坡度变化点；以及计算装置，将上述路段的起点至终点之间划分为通过上述坡度变化点进行分割而得到的区间，基于预先设定的表示坡度、车速、燃料消耗的相互关系的上述计算用数据，针对上述各区间求出能量消耗量，并将这些能量消耗量累加而求出该路段整体的能量消耗量，并且根据该能量消耗量及该路段整体的长度，对燃料换算坡度数据进行逆运算。由此，通过求出坡度变动较大的坡度变化点、并以该坡度变化点将路段分割为多个区间，来捕获路 段内的坡度变化状态的特征。并且，基于计算用数据求出各区间的能量消耗量，并对它们进行累加而求出路段整体的能量消耗量，进而求出燃料换算坡度数据，因此，能够得到从能量消耗的观点出发、正确地反映了道路的坡度变化状态的燃料换算坡度数据。

作为代替方案，上述坡度变化点提取装置可以是，首先，引出连接上述路段的起点和终点的第一基准直线，在位于这些起点与终点之间的路段构成点中的、距上述第一基准直线最远的点的离开距离比基准值大的情况下，将该路段构成点提取为第一坡度变化点；接着，引出连接上述起点和第一坡度变化点的第二基准直线，在位于这些起点与第一坡度变化点之间的路段构成点中的、距上述第二基准直线最远的点的离开距离比基准值大的情况下，将该路段构成点提取为第二坡度变化点，并且引出连接上述第一坡度变化点和终点的第三基准直线，在位于这些第一坡度变化点与终点之间的路段构成点中的、距上述第三基准直线最远的点的离开距离比基准值大的情况下，将该路段构成点提取为第三坡度变化点；进而，针对起点、多个坡度变化点、终点，反复进行引出连接相邻的点间的基准直线、同样将距上述基准直线最远的点的离开距离比基准值大的路段构成点提取为坡度变化点的处理，直到新的坡度变化点不再被提取出来，从而求出全部的坡度变化点。由此，能够可靠地求出前后坡度变动较大的坡度变化点。并且通过此时的基准值的设定，能够调整将何种程度的坡度变动设定为坡度变化点的精度，并能够容易地得到必要的精度。

作为代替方案，可以是，上述计算用数据，事先关于标准的车辆被提供了成为基准的计算用数据；上述坡度数据生成装置基于对成为上述基准的计算用数据乘以根据车辆的车型或重量或排气量而设定的系数而得到的数据，计算相应车辆的上述燃料换算坡度数据。由此，在虽然坡度、车速相同但燃料消耗不同的多个车辆之间，也能够通过对计算用数据乘以设定的系数来正确地求出该车辆中的能量消耗量。结果，能够使计算用数据共用化，并能够使用该计算用数据、燃料换算坡度数据，计算与车辆的车型或重量或排气量相应的能量消耗量。

按照本发明的第二方式，车辆用控制装置具备：存储装置，存储由本发明的第一方式记载的道路坡度数据生成装置生成的各路段的燃料换算坡 度数据；以及读出装置，从存储装置读出上述燃料换算坡度数据。

根据上述装置，能够使存储在存储装置中的各路段的燃料换算坡度数据经由车辆用控制装置流通。另外，作为存储装置，当然可以采用硬盘、光盘、磁盘、棒型或卡型的存储器等、各种媒体。

按照本发明的第三方式，车辆用控制装置具备：存储装置，存储将由本发明的第一方式记载的道路坡度数据生成装置生成的各路段的燃料换算坡度数据与本发明的第一方式记载的道路地图数据建立关联来存储；以及读出装置，从存储装置读出与上述道路地图数据建立关联来存储的上述燃料换算坡度数据。

根据上述装置，能够使与在存储装置中存储的道路地图数据建立关联并存储的各路段的燃料换算坡度数据经由车辆用控制装置流通。另外，作为存储装置，当然可以采用硬盘、光盘、磁盘、棒型或卡型的存储器等、各种媒体。

按照本发明的第四方式，一种车辆的能量消耗量预测装置，预测在规定的行驶路径上行驶时的车辆的能量消耗量，具备燃料换算坡度数据存储装置和消耗量运算装置。上述燃料换算坡度数据存储装置将由本发明的第一方式记载的道路坡度数据生成装置生成的各路段的燃料换算坡度数据与上述道路地图数据建立关联来存储。上述消耗量运算装置使用该燃料换算坡度数据存储装置中存储的上述各路段的燃料换算坡度数据，计算在上述行驶路径上行驶时被预测的车辆的能量消耗量。

根据上述装置，由道路坡度数据生成装置生成的各路段的燃料换算坡度数据，通过燃料换算坡度数据存储装置而被与路段数据建立关联来存储。并且，通过消耗量运算装置，使用燃料换算坡度数据来计算在行驶路径上行驶时的被预测的车辆的能量消耗量。因而，能够更正确地计算考虑了路段内的坡度变化的能量消耗量。并且，燃料换算坡度数据是按每个路段设定的数据，因此数据量不会平白增加，能够使得用于计算能量消耗量的数据较少即可。

按照本发明的第五方式，一种道路坡度数据生成方法，生成以节点及路段的组合来表现道路的道路地图数据的、表示上述各路段的坡度程度的数据，包括如下步骤：从记录了上述道路地图数据的地图数据库，输入包 含上述各路段的起点、终点的位置及道路种类的路段数据；从记录了标高的标高数据库输入标高数据，上述标高是关于以规定间隔的网格对地形图进行分割而得到的各位置的标高；基于上述路段数据及标高数据，将成为表示上述各路段的上述起点至终点之间为何种程度的坡度的指标的坡度的数据，作为换算为车辆在该路段上行驶时的能量消耗量来评定的燃料换算坡度数据来生成。

根据上述方法，燃料换算坡度数据与路段的起点、终点间的平均坡度的数据不同，在计算该路段的行驶时的能量消耗量的情况下成为与实际相符的数据。因此，通过使用所生成的燃料换算坡度数据，能够更正确地计算考虑了路段内的坡度变化的能量消耗量。并且，燃料换算坡度数据是按每个路段设置的数据，因此数据量不会平白增加，能够使得用于计算能量消耗量的数据较少即可。

作为代替方案，上述坡度数据的生成包括如下步骤：针对上述各路段，沿着该路段从起点到终点为止以规定间隔分配路段构成点；基于上述各路段构成点的标高数据，在将上述起点、各路段构成点、终点依次用直线连接时，将上述各路段构成点的前后的、直线的坡度变化程度比阈值大的点提取为坡度变化点；将上述路段的起点至终点之间划分为通过上述坡度变化点进行分割而得到的区间，基于预先设定的表示坡度、车速、燃料消耗的相互关系的上述计算用数据，针对上述各区间求出能量消耗量，并将这些能量消耗量累加而求出该路段整体的能量消耗量，并且根据该能量消耗量及该路段整体的长度，对燃料换算坡度数据进行逆运算。由此，通过求出坡度变动较大的坡度变化点、并以该坡度变化点将路段分割为多个区间，来捕获路段内的坡度变化状态的特征。并且，基于计算用数据来求出各区间的能量消耗量，通过对它们进行累加而求出路段整体的能量消耗量，进而求出燃料换算坡度数据，因此，能够得到从能量消耗的观点出发、正确地反映了道路的坡度变化状态的燃料换算坡度数据。

作为代替方案，上述坡度变化点的提取包含如下步骤：首先，引出连接上述路段的起点和终点的第一基准直线，在位于这些起点与终点之间的路段构成点中的、距上述第一基准直线最远的点的离开距离比基准值大的情况下，将该路段构成点提取为第一坡度变化点；接着，引出连接上述起 点和第一坡度变化点的第二基准直线，在位于这些起点与第一坡度变化点之间的路段构成点中的、距上述第二基准直线最远的点的离开距离比基准值大的情况下，将该路段构成点提取为第二坡度变化点，并且引出连接上述第一坡度变化点和终点的第三基准直线，在位于这些第一坡度变化点与终点之间的路段构成点中的、距上述第三基准直线最远的点的离开距离比基准值大的情况下，将该路段构成点提取为第三坡度变化点；进而，关于起点、多个坡度变化点、终点，反复进行引出连接相邻的点间的基准直线、同样将距上述基准直线最远的点的离开距离比基准值大的路段构成点提取为坡度变化点的处理，直到新的坡度变化点不被提取，从而求出全部的坡度变化点。由此，能够可靠地求出前后坡度变动较大的坡度变化点。并且通过此时的基准值的设定，能够调整将何种程度的坡度变动设定为坡度变化点的精度，并能够容易地得到必要的精度。

作为代替方案，上述计算用数据，事先被提供关于标准的车辆成为基准的计算用数据；上述坡度数据的生成基于对成为上述基准的计算用数据乘以根据车辆的车型或重量或排气量而设定的系数而得到的数据，计算该车辆的上述燃料换算坡度数据。由此，在虽然坡度、车速相同但燃料消耗不同的多个车辆之间，也能够通过对计算用数据乘以设定的系数，来正确地求出该车辆中的能量消耗量。结果，能够使计算用数据共用化，并能够使用该计算用数据、燃料换算坡度数据，来计算与车辆的车型或重量或排气量相应的能量消耗量。

本发明依照实施例进行了叙述，但可以理解为本发明不限于该实施例及构造。本发明包含各种变形例及等同范围内的变形。另外，各种组合及方式，进而在这些中仅包含一要素、其以上或其以下的其他的组合及方式也落入本发明的范围及思想范围。

Claims (10)

1.一种道路坡度数据生成装置(15)，生成以节点及路段的组合来表现道路的道路地图数据的、表示各路段的坡度程度的数据，具备：

路段数据输入装置，从记录了上述道路地图数据的地图数据库(17)，输入包含上述各路段的起点、终点的位置及道路种类的路段数据；

标高数据输入装置，从记录了标高的标高数据库(18)输入标高数据，上述标高是关于以规定间隔的网格对地形图进行分割而得到的各位置的标高；以及

坡度数据生成装置(16)，基于上述路段数据及标高数据，将成为表示上述各路段的上述起点至终点之间为何种程度的坡度的指标的坡度的数据，作为换算为车辆在该路段上行驶时的能量消耗量而评定的燃料换算坡度数据来生成，

换算为车辆在上述各路段上行驶时的能量消耗量来评定的燃料换算坡度数据是通过如下处理得到的坡度数据，即：

将上述各路段的上述起点至上述终点之间划分为用坡度变化程度比阈值大的点进行分割而得到的区间；

基于表示坡度、车速、燃料消耗的相互关系的计算用数据，针对上述各区间求出燃料消耗量；

累加上述各区间的上述燃料消耗量来求出该路段整体的燃料消耗量；

根据上述各路段整体的燃料消耗量和在该路段上行驶时的标准车速，使用上述计算用数据对上述各路段的坡度进行逆运算。

2.如权利要求1所述的道路坡度数据生成装置(15)，

上述坡度数据生成装置(16)具备：

路段构成点分配装置(20)，针对上述各路段，沿着该路段从起点到终点为止以规定间隔分配路段构成点；

坡度变化点提取装置(21)，基于上述各路段构成点的标高数据，在将上述起点、各路段构成点、终点依次用直线连接时，将上述各路段构成点的前后的直线的坡度变化程度比阈值大的点提取为坡度变化点；以及

计算装置(22)，将上述路段的起点至终点之间划分为用上述坡度变化点进行分割而得到的区间，基于预先设定的表示坡度、车速、燃料消耗的相互关系的上述计算用数据，针对上述各区间求出能量消耗量，并将这些能量消耗量累加而求出该路段整体的能量消耗量，并且根据该能量消耗量及该路段整体的长度，对燃料换算坡度数据进行逆运算。

3.如权利要求2所述的道路坡度数据生成装置(15)，

上述坡度变化点提取装置(21)，

首先，引出连接上述路段的起点和终点的第一基准直线，在这些位于起点与终点之间的路段构成点中的、距上述第一基准直线最远的点的离开距离比基准值大的情况下，将该路段构成点提取为第一坡度变化点；

接着，引出连接上述起点和第一坡度变化点的第二基准直线，在这些位于起点与第一坡度变化点之间的路段构成点中的、距上述第二基准直线最远的点的离开距离比基准值大的情况下，将该路段构成点提取为第二坡度变化点，并且引出连接上述第一坡度变化点和终点的第三基准直线，在这些位于第一坡度变化点与终点之间的路段构成点中的、距上述第三基准直线最远的点的离开距离比基准值大的情况下，将该路段构成点提取为第三坡度变化点；

进而，针对起点、多个坡度变化点、终点，反复进行引出连接相邻的点间的基准直线、同样将距上述基准直线最远的点的离开距离比基准值大的路段构成点提取为坡度变化点的处理，直到新的坡度变化点不再被提取出来，从而求出全部的坡度变化点。

4.如权利要求2所述的道路坡度数据生成装置(15)，

上述计算用数据，事先关于标准的车辆被提供了成为基准的计算用数据；

上述坡度数据生成装置(16)基于对上述成为基准的计算用数据乘以根据车辆的车型或重量或排气量而设定的系数而得到的数据，计算相应车辆的上述燃料换算坡度数据。

5.一种车辆用控制装置，具备：

存储装置，存储由权利要求1所述的道路坡度数据生成装置(15)生成的各路段的燃料换算坡度数据；以及

读出装置，从存储装置读出上述燃料换算坡度数据。

6.一种车辆用控制装置，具备：

存储装置，将由权利要求1所述的道路坡度数据生成装置(15)生成的各路段的燃料换算坡度数据与权利要求1所述的道路地图数据建立关联来存储；以及

读出装置，从存储装置读出与上述道路地图数据建立关联来存储的上述燃料换算坡度数据。

7.一种车辆的能量消耗量预测装置(1)，预测在规定的行驶路径上行驶时的车辆的能量消耗量，具备：

燃料换算坡度数据存储装置(10)，将由权利要求1～4中任一项所述的道路坡度数据生成装置(15)生成的各路段的燃料换算坡度数据与上述道路地图数据建立关联来存储；以及

消耗量运算装置(2)，使用该燃料换算坡度数据存储装置(10)所存储的上述各路段的燃料换算坡度数据，计算在上述行驶路径上行驶时预测的车辆的能量消耗量。

8.一种道路坡度数据生成方法，生成以节点及路段的组合来表现道路的道路地图数据的、表示各路段的坡度程度的数据，包括如下步骤：

从记录了上述道路地图数据的地图数据库(17)，输入包含上述各路段的起点、终点的位置及道路种类的路段数据；

从记录了标高的标高数据库(18)输入标高数据，上述标高是关于以规定间隔的网格对地形图进行分割而得到的各位置的标高；

基于上述路段数据及标高数据，将成为表示上述各路段的上述起点至终点之间为何种程度的坡度的指标的坡度的数据，作为换算为车辆在该路段上行驶时的能量消耗量而评定的燃料换算坡度数据来生成，

上述坡度数据的生成包括如下步骤：

针对上述各路段，沿着该路段从起点到终点为止以规定间隔分配路段构成点；

基于上述各路段构成点的标高数据，在将上述起点、各路段构成点、终点依次用直线连接时，将上述各路段构成点的前后的直线的坡度变化程度比阈值大的点提取为坡度变化点；

将上述路段的起点至终点之间划分为用上述坡度变化点进行分割而得到的区间，基于预先设定的表示坡度、车速、燃料消耗的相互关系的计算用数据，针对上述各区间求出能量消耗量，并将这些能量消耗量累加而求出该路段整体的能量消耗量，并且根据该能量消耗量及该路段整体的长度，对燃料换算坡度数据进行逆运算。

9.如权利要求8所述的道路坡度数据生成方法，其中，

上述坡度变化点的提取包含如下步骤：

首先，引出连接上述路段的起点和终点的第一基准直线，在这些位于起点与终点之间的路段构成点中的、距上述第一基准直线最远的点的离开距离比基准值大的情况下，将该路段构成点提取为第一坡度变化点；

接着，引出连接上述起点和第一坡度变化点的第二基准直线，在这些位于起点与第一坡度变化点之间的路段构成点中的、距上述第二基准直线最远的点的离开距离比基准值大的情况下，将该路段构成点提取为第二坡度变化点，并且引出连接上述第一坡度变化点和终点的第三基准直线，在这些位于第一坡度变化点与终点之间的路段构成点中的、距上述第三基准直线最远的点的离开距离比基准值大的情况下，将该路段构成点提取为第三坡度变化点；

进而，针对起点、多个坡度变化点、终点，反复进行引出连接相邻的点间的基准直线、同样将距上述基准直线最远的点的离开距离比基准值大的路段构成点提取为坡度变化点的处理，直到新的坡度变化点不再被提取出来，从而求出全部的坡度变化点。

10.如权利要求8或9所述的道路坡度数据生成方法，其中，

上述计算用数据，事先关于标准的车辆被提供了成为基准的计算用数据；

上述坡度数据的生成基于对成为上述基准的计算用数据乘以根据车辆的车型或重量或排气量而设定的系数而得到的数据，计算相应车辆的上述燃料换算坡度数据。