CN1580706A - 具有求出最佳化消耗的行驶路线的导航系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车的导航系统，具有输入单元(2)，位置确定单元(6，7，8)，计算单元(CPU 1)，用于借助于地图数据计算第一和第二地点之间的行驶路线，地图数据包括用于确定行驶路线预测的燃料消耗信息，和输出单元(3，4)用于输出与汽车现在位置相协调的驾驶指令。按照本发明安排了经过输入单元(2)可预先规定从第一到第二地点一次驾驶的最长驾驶时间和这样确定行驶路线，不超过预先规定的最长驾驶时间和使预测的燃料消耗成为最小。

Description

具有求出最佳化消耗的行驶路线的导航系统

技术领域

本发明涉及汽车导航系统，它具有输入单元，位置确定单元，借助于地图数据计算第一和第二位置之间行驶路线的计算单元，地图数据包括用于确定行驶路线预测的燃料消耗信息，和具有用于输出与汽车现在位置相协调的驾驶指令的输出单元。此外本发明还涉及确定驾驶路线的方法。

现有技术

这种导航系统和这种方法在DE 196 05 458 C1中是已知的。在这种已知的导航系统中首先通过驾驶员选定一个目的地和借助于卫星导航信号确定现在的汽车位置。随后导航系统从现在的汽车位置到目的地计算出多个驾驶路线。此时还计算出每个驾驶路线预测需要的燃料。燃料消耗的计算是建立在各个驾驶路线的高度变化基础上进行的。为此所需要的地貌特征是与街道地图数据存储在一起的。从不同的驾驶路线中选定优异的驾驶路线，其中优异的驾驶路线燃料消耗最少。随后将优异的驾驶路线输出。其缺点是燃料消耗是用于选定驾驶路线的唯一判据。

此外在DE 42 01 142 A1和DE 101 29 149 A1中已知从导航系统输送给驾驶速度调节器额定值。

发明内容

本发明的任务是，将一开始叙述的导航系统这样进行扩展，将最佳化消耗的行驶路线的计算更好地与用户需求相匹配。本发明的其他任务是将确定驾驶路线的方法这样扩展，涉及用户需求将行驶路线选定进一步最佳化。

这两项任务是通过具有独立权利要求特征的导航系统或者方法解决的。

从发明者已知，在选定行驶路线时唯一考虑燃料消耗可能导致用户不满意。特别是一个最佳化消耗的路线引导可能有一个不能接受的驾驶时间。因此按照本发明考虑了从第一地点到第二地点，一般来说即从目前位置到目的地的驾驶最大时间经过输入单元是可以预先规定的。于是这样确定驾驶路线，一方面不能超过预先规定的最长驾驶时间和一方面预测的燃料消耗成为最小。从很多可能的行驶路线中首先选定这样的行驶路线，计算的驾驶时间不大于预先规定的最大值。于是从这个分量中选定具有最小燃料消耗的那个行驶路线。通过驾驶时间和燃料消耗判据的组合形成适应驾驶员需求的燃料消耗的驾驶路线，然而同时也考虑了他的时间的边界条件。

特别应该考虑，对于子路段预先规定的驾驶时间和地貌特征确定了子路段的速度额定值。因此应该特别考虑上坡和下坡路段。一般来说下坡路段对应于上坡路段速度比较高和燃料消耗比较低。另外一方面固然陡的下坡路段其后果是燃料消耗比较小，然而有很多曲线的路段驾驶只允许的速度是有限制的。因此在路段规划时借助于已知的数据涉及速度和消耗对于每个子路段计算其驾驶状况。从这些单个数据之和中得出所希望的驾驶时间和最小燃料消耗的边界条件。

在扩展本发明时应该安排，将用于控制汽车速度调节装置的导航系统设计成具有与现在位置有关的子路段计算的速度额定值。因此在这种结构中不只选择最佳行驶路线，而是附加地将在计算基础上得到的速度值用于控制汽车的速度调节装置。在驾驶期间通过连续的额定值-实际值比较尽可能准确地得到在行程计算基础上的状态。

在扩展时将速度调节装置附加地与距离调节装置相连接。通过导航系统预先规定速度调节装置的额定值，然而速度调节装置通过距离调节装置的信息，和因此可以超过例如在前面驾驶的汽车速度。因此可以用这种方式达到自动驾驶。

计算单元可以用不同方式进行燃料消耗计算。在第一实施例中是这样考虑的，借助于所计算的行驶路线的地貌特征计算燃料消耗。在这里考虑了上坡和下坡路段和例如汽车平均燃料消耗的相应加权。

在另外的实施形式中，地图数据附加地包含涉及子路段相对的燃料消耗的数据。因此在地图数据中直接注明相对的燃料消耗的资料。可以将这种相对数值各自换算成各种汽车有代表性的数值。

借助于地貌特征或者借助于包括在地图数据中子路段相对的燃料消耗可以这样进行将燃料消耗计算为相应汽车的绝对燃料消耗，将在各种驾驶条件下用于确定汽车燃料消耗的特性曲线或者算法进行存储。

在本发明的扩展中安排了，用导航系统附加地可以计算，为了选定可以显示最快的或者最短的驾驶路线包括所期望的燃料消耗。除了最佳化消耗的行驶路线之外，驾驶时间在预先规定数值之内，在这里附加地确定了在第一和第二地点之间最快的驾驶路线和在第一和在第二地点之间最短的驾驶路线，此外还计算出了各自所期望的燃料消耗。为了选定附加显示最快的或者最短的驾驶路线，这样例如驾驶员就可以进行比较，在最快的和最佳化消耗的驾驶路线之间的时间差别和燃料消耗差别有多大。于是驾驶员可以自由选择，哪一个驾驶路线他更喜欢。因此可以随着被选择的路段进一步地提高驾驶员的满意度。

在按照本发明的方法中为了确定开始地点和目的地之间的驾驶路线包括借助于街道地图数据，道路等级，地貌特征和速度限制安排了以下的处理步骤：

-计算开始和目的地之间的行驶路线，其所期望的驾驶时间小于预先规定的数值，

-对于计算出来的行驶路线确定燃料消耗，

-选定具有最小燃料消耗的行驶路线。

其中特别是考虑了各个子路段的地貌特征，道路等级和速度限制以及汽车专门的规定情况下计算燃料消耗。

在一个特殊的实施形式中安排了首先将第一和第二地点之间最快的行驶路线计算出来和将最快行驶路线的驾驶时间显示出来，因此驾驶员得到了驾驶时间裕量的情况。随后输入预先规定的数值和计算最佳化消耗的行驶路线。

附图说明

下面借助于实施例和附图详细叙述本发明。附图显示：

附图1  与速度调节装置连接的导航系统，

附图2  按照本发明方法的处理过程。

具体实施方式

在附图1上用简图表示了汽车导航系统的组成。导航系统的中央组成部分也包括了存储元件的计算单元(CPU)1。与CPU 1连接的是操作单元2，例如经过操作单元可以输入或者选定目的地。为此例如操作单元2包括了一个或多个操作单元用于控制一个光标。可以将操作单元2与CPU 1装在同一个壳体里，然而也可以将操作单元2构成为遥控的，例如将操作单元与CPU 1经过光学接口或者功能接口连接在一起。

光学输出单元3与CPU 1连接，经过光学输出单元可以输出地图显示和目标跟踪信息以及其他信息。此外可以将目标跟踪信息经过扬声器4用声音输出。

此外CPU 1与包括有国家地图数据的数据库5相连接。例如将这些数据存储在CD-ROM或者DVD中。在这种情况下导航系统包括有与CPU 1连接的CD-ROM-驱动器或者DVD-驱动器。CPU 1在知道开始地点和目的地时可以借助于国家地图数据用按照本发明的方法进行最佳行驶路线的计算，然后可以将最佳行驶路线经过光学输出单元3输出。

此外为了确定现在的汽车位置导航系统包括有用于接收导航信号的接收器6。为了能够与卫星无关地确定位置，此外导航系统包括有同样与CPU 1连接的方向传感器7和距离传感器8，于是借助于适当的计算机程序和这些信号有可能确定位置。

此外在所表示的例子中将CPU 1附加地与接收RDS-TMC信号构成的无线电接收器9相连接。从而将从无线电接收器9接收的交通信息进一步传送给CPU 1和在计算行驶路线时将其考虑进去。也可以有选择地将交通信息特别是经过符合GSM-标准的移动无线装置接收和进一步传送给计算单元。

与上述导航系统不同的是，也可以将国家地图数据经过移动无线装置从一个中央服务站传送给汽车。在这种情况下在汽车中可以省去具有国家地图数据的存储介质的阅读器。相应的导航系统从原理上是已知的。

此外CPU 1经过相应的接口和汽车总线系统与速度调节装置10相连。CPU 1将额定值提供给速度调节装置10，这个额定值在求取驾驶时间的行驶路线计算时作为基础。速度调节装置10经过转速计得到速度的实际值。将速度调节装置10的调节信号输入给涡轮压缩机或者混合气体准备，喷油系统或者变速器。速度调节装置原本是已知的，于是在这里没有必要再详细叙述其他细节。

除此以外在CPU 1中按照本发明方法计算驾驶行驶路线。借助于附图2叙述一种相应的算法。在步骤S1中驾驶员首先将所希望的目的地经过输入单元2输入给导航系统或者从导航系统的一个表格中选定。在步骤S2中驾驶员附加地输入可以被他接受的驾驶时间。在步骤S3中确定驾驶位置。一般来说这是通过由接收器6提供的卫星导航信息的计算进行的。在步骤S4中计算出现在位置和目的地之间的各种行驶路线。在步骤S5中将计算出来的行驶路线涉及驾驶时间与在步骤S2中输入的预先规定值进行比较。此时只保留这样的行驶路线，其驾驶时间不大于预先规定值。有选择地也可以在步骤S4中在计算每个单个的行驶路线时将驾驶时间与预先规定值进行比较和立即去除一个行驶路线，如果驾驶时间大于预先规定值时。

在步骤S4中当计算行驶路线时除了行驶路线之外还确定各个行驶路线预测的燃料消耗。在步骤S6中涉及燃料消耗将行驶路线进行比较，和选定具有最小燃料消耗(步骤S7)的行驶路线。在步骤S7中当选定行驶路线时除了具有最小的燃料消耗之外还可以附加有选择地选定最快的行驶路线和将两个行驶路线和比较数据显示在显示单元3上。然后驾驶员可以选择，是否他愿意使用最快的行驶路线或者最佳化消耗的行驶路线。

在被选定的行驶路线上驾驶期间在步骤S8中速度调节装置10被导航系统控制，此时将在现在驾驶子路段的行驶路线计算基础上得出的速度作为额定值输出给速度调节装置10。此外如同传统的导航系统已知的一样在步骤S9中输出目的地跟踪信息。

在这种方法的一种变型中可以在输入目的地(步骤S1)和位置确定(步骤S3)之后首先还计算最快的行驶路线和将其输出(步骤S10)。借助于最快的行驶路线的驾驶时间于是驾驶员可以预先规定消耗最佳行驶路线还有裕量的最长驾驶时间(步骤S2)。随后在步骤S4中用上述方法计算最佳化消耗的行驶路线，然后将最快的和最佳化消耗的行驶路线显示给驾驶员进行选定。用这种方法可以避免驾驶员在步骤S2中预先规定不合理的驾驶时间。

Claims (13)

1.汽车的导航系统具有

-一个输入单元(2)，

-一个位置确定单元(6，7，8)，

-一个计算单元(1)用于借助于地图数据计算第一和第二地点之间的行驶路线，地图数据包括用于确定行驶路线预测的燃料消耗信息，

-一个输出单元(3，4)用于输出与汽车现在位置相协调的驾驶指令，

其特征为，

从第一到第二地点一次驾驶的最长驾驶时间是可以经过输入单元预先规定的和这样确定行驶路线，不超过预先规定的最长驾驶时间和使预测的燃料消耗成为最小。

2.按照权利要求1的导航系统，

其特征为，

对于各个子路段考虑了预先规定的最长驾驶时间和子路段的地貌特征确定速度额定值。

3.按照权利要求1或2的导航系统，

其特征为，

将其设计为用计算出来的子路段的速度额定值依赖于现在位置用来控制汽车的速度调节装置(10)。

4.按照权利要求3的导航系统，

其特征为，

速度调节装置(10)与距离调节装置相连接。

5.按照上述权利要求之一的导航系统，

其特征为，

将计算单元设计为借助于计算出来的行驶路线的地貌特征用来计算燃料消耗。

6.按照上述权利要求之一的导航系统，

其特征为，

地图数据包括有关子路段相对的燃料消耗的数据。

7.按照上述权利要求之一的导航系统，

其特征为，

将用于确定不同行驶条件下的汽车燃料消耗的特性曲线或算法进行存储。

8.按照上述权利要求之一的导航系统，

其特征为，

附加地可以计算和为了选定可以显示最快的或者最短的行驶路线包括所希望的燃料消耗。

9.借助于包括有道路等级，地貌特征和速度限制的街道地图数据确定出发地点和目的地之间的驾驶行驶路线的方法具有以下处理步骤：

-计算出发地点和目的地之间的行驶路线，其所希望的驾驶时间小于预先规定的时间，

-对于计算出来的行驶路线确定燃料消耗，

-选定具有最小燃料消耗的行驶路线。

10.按照权利要求9的方法，

其特征为，

考虑了各个子路段的地貌特征，道路等级和速度限制以及汽车专门的规定数据情况下计算燃料消耗。

11.按照上述权利要求之一的方法，

其特征为，

附加地计算出和为了使驾驶员选定显示出最快的或者最短的行驶路线包括所希望的燃料消耗。

12.按照权利要求11的方法，

首先计算出在第一和第二地点之间最快的行驶路线，显示出最快行驶路线的驾驶时间，随后在最佳化消耗的行驶路线上输入驾驶时间的预先规定值和计算最佳化消耗的行驶路线，其驾驶时间小于预先规定值。

13.按照上述权利要求之一的方法，

其特征为，

汽车的专门数据消耗特性曲线或者用于确定汽车燃料消耗的算法是针对不同驾驶条件的。