JP2012168037A - Velocity prediction device and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、速度予測装置及びプログラムに係り、特に、走行路における車両の速度の時系列データを予測する速度予測装置及びプログラムに関する。 The present invention relates to a speed predicting apparatus and a program, and more particularly, to a speed predicting apparatus and a program for predicting time-series data of the speed of a vehicle on a traveling road.
従来より、走行データ及び走行環境データを相互に対応付けて記憶し、走行データに基づいて走行速度パターン候補を生成し、現在の走行環境データに合致する走行速度パターン候補を抽出して、これから走行する経路の推定走行速度パターンを出力する走行速度パターン推定装置が知られている(特許文献1)。 Conventionally, travel data and travel environment data are stored in association with each other, travel speed pattern candidates are generated based on the travel data, travel speed pattern candidates that match the current travel environment data are extracted, and travel is performed from now on. A traveling speed pattern estimation device that outputs an estimated traveling speed pattern of a route to travel is known (Patent Document 1).
しかしながら、上記の特許文献1に記載の技術では、過去の走行データをデータベースとして蓄積する必要があり、過去に走行したことのない道路については、速度パターンを精度よく予測することができない、という問題がある。
However, with the technique described in
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、過去に走行したことのない道路であっても、速度パターンを精度良く予測することができる速度予測装置及びプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a speed prediction device and program capable of accurately predicting a speed pattern even on a road that has never traveled in the past. With the goal.
上記の目的を達成するために本発明に係る速度予測装置は、車両が走行する予測対象の走行路の各地点の道路状態を取得する道路状態取得手段と、前記車両のドライバについて複数種類の道路状態毎に予め求めた、前記ドライバが前記車両を操作したときの複数種類の操作状態の状態遷移確率と、前記道路状態取得手段によって取得した各地点の道路状態とに基づいて、前記走行路における前記操作状態の時系列データを予測する操作状態予測手段と、前記複数種類の操作状態毎に予め求めた前記道路状態と前記車両の加速度との関係と、前記道路状態取得手段によって取得した各地点の道路状態と、前記操作状態予測手段によって予測された前記操作状態の時系列データとに基づいて、前記走行路における前記車両の加速度の時系列データを予測し、前記走行路における前記車両の加速度の時系列データに基づいて、前記走行路における前記車両の速度の時系列データを予測する速度予測手段と、を含んで構成されている。 In order to achieve the above object, a speed prediction apparatus according to the present invention includes a road state acquisition means for acquiring a road state at each point of a prediction target travel path on which a vehicle travels, and a plurality of types of roads for the driver of the vehicle. Based on the state transition probabilities of a plurality of types of operation states when the driver operates the vehicle and the road state of each point acquired by the road state acquisition unit, which is obtained in advance for each state, Operation state prediction means for predicting time series data of the operation state, a relationship between the road state and the acceleration of the vehicle obtained in advance for each of the plurality of types of operation states, and each point acquired by the road state acquisition means Time series data of acceleration of the vehicle on the travel road based on the road state of the vehicle and the time series data of the operation state predicted by the operation state prediction means Predicted, on the basis of the time series data of acceleration of the vehicle in the traveling path, is configured to include a, a speed estimation means for estimating the time-series data of the velocity of the vehicle in the traveling path.
本発明に係るプログラムは、コンピュータを、車両が走行する予測対象の走行路の各地点の道路状態を取得する道路状態取得手段、前記車両のドライバについて複数種類の道路状態毎に予め求めた、前記ドライバが前記車両を操作したときの複数種類の操作状態の状態遷移確率と、前記道路状態取得手段によって取得した各地点の道路状態とに基づいて、前記走行路における前記操作状態の時系列データを予測する操作状態予測手段、及び前記複数種類の操作状態毎に予め求めた前記道路状態と前記車両の加速度との関係と、前記道路状態取得手段によって取得した各地点の道路状態と、前記操作状態予測手段によって予測された前記操作状態の時系列データとに基づいて、前記走行路における前記車両の加速度の時系列データを予測し、前記走行路における前記車両の加速度の時系列データに基づいて、前記走行路における前記車両の速度の時系列データを予測する速度予測手段として機能させるためのプログラムである。 The program according to the present invention is such that the computer is preliminarily determined for each of a plurality of types of road conditions for road condition acquisition means for acquiring road conditions at each point of a prediction target travel path on which the vehicle travels, and for the driver of the vehicle. Based on the state transition probabilities of the plurality of types of operation states when the driver operates the vehicle and the road state of each point acquired by the road state acquisition means, the time series data of the operation states on the travel road The operation state prediction means for predicting, the relationship between the road state obtained in advance for each of the plurality of types of operation states and the acceleration of the vehicle, the road state of each point acquired by the road state acquisition means, and the operation state Based on the time series data of the operation state predicted by the prediction means, the time series data of the acceleration of the vehicle on the travel path is predicted, Based on the time series data of acceleration of the vehicle in the traveling road is a program for functioning as a speed prediction means for predicting time series data of the velocity of the vehicle in the traveling path.
本発明によれば、道路状態取得手段によって、車両が走行する予測対象の走行路の各地点の道路状態を取得する。操作状態予測手段によって、当該車両のドライバについて複数種類の道路状態毎に予め求めた、ドライバが車両を操作したときの複数種類の操作状態の状態遷移確率と、道路状態取得手段によって取得した各地点の道路状態とに基づいて、走行路における操作状態の時系列データを予測する。 According to the present invention, the road condition acquisition means acquires the road condition of each point on the predicted travel path on which the vehicle travels. By the operation state prediction means, the state transition probabilities of the plurality of types of operation states obtained by the driver operating the vehicle in advance for each of the plurality of types of road conditions for the driver of the vehicle, and each point acquired by the road state acquisition means The time series data of the operation state on the traveling road is predicted based on the road state.
そして、速度予測手段によって、複数種類の操作状態毎に予め求めた道路状態と車両の加速度との関係と、道路状態取得手段によって取得した各地点の道路状態と、操作状態予測手段によって予測された操作状態の時系列データとに基づいて、走行路における車両の加速度の時系列データを予測し、走行路における前記車両の加速度の時系列データに基づいて、走行路における前記車両の速度の時系列データを予測する。 Then, the speed prediction means predicts the relationship between the road state and the vehicle acceleration obtained in advance for each of a plurality of types of operation states, the road state of each point acquired by the road state acquisition means, and the operation state prediction means. The time series data of the acceleration of the vehicle on the road is predicted based on the time series data of the operation state, and the time series of the speed of the vehicle on the road based on the time series data of the acceleration of the vehicle on the road Predict data.
このように、車両のドライバについて道路状態毎に予め求めた操作状態の状態遷移確率に基づいて、操作状態の時系列データを予測し、操作状態毎に予め求めた道路状態と車両の加速度との関係を用いて、車両の加速度の時系列データを予測することにより、過去に走行したことのない道路であっても、速度パターンを精度良く予測することができる。 As described above, the time series data of the operation state is predicted based on the state transition probability of the operation state obtained in advance for each road state for the driver of the vehicle, and the road state and the acceleration of the vehicle obtained in advance for each operation state are predicted. By predicting the time series data of the acceleration of the vehicle using the relationship, the speed pattern can be accurately predicted even on a road that has not traveled in the past.
本発明に係る、複数種類の操作状態毎の道路状態と車両の加速度との関係を、予測対象のドライバについて予め求めたものとすることができる。これによって、速度パターンをより精度良く予測することができる。 According to the present invention, the relationship between the road state for each of the plurality of types of operation states and the acceleration of the vehicle can be obtained in advance for the driver to be predicted. As a result, the speed pattern can be predicted with higher accuracy.
また、本発明に係る速度予測装置は、速度予測手段によって予測された速度の時系列データに基づいて、走行路を走行したときに消費されるエネルギー量を算出するエネルギー量算出手段を更に含むことができる。これによって、走行路におけるエネルギー量を精度良く予測することができる。 The speed prediction apparatus according to the present invention further includes energy amount calculation means for calculating the amount of energy consumed when the vehicle travels on the travel path based on the time-series data of the speed predicted by the speed prediction means. Can do. As a result, the amount of energy in the travel path can be accurately predicted.
また、上記のエネルギー量算出手段は、操作状態予測手段による操作状態の時系列データの予測及び速度予測手段による速度の時系列データの予測を繰り返し行ったときに予測された速度の時系列データの各々について、エネルギー量を各々算出して、走行路を走行したときに消費されるエネルギー量の範囲を算出するようにすることができる。これによって、変動幅を考慮して走行路におけるエネルギー量を精度良く予測することができる。 In addition, the energy amount calculation means described above includes the time series data of the speed predicted when the operation state prediction means repeatedly predicts the operation state time series data and the speed prediction means predicts the speed time series data. For each, the amount of energy can be calculated, and the range of the amount of energy consumed when traveling on the road can be calculated. As a result, the amount of energy on the travel path can be accurately predicted in consideration of the fluctuation range.
また、本発明のプログラムは、記憶媒体に格納して提供することも可能である。 The program of the present invention can also be provided by being stored in a storage medium.
以上説明したように、本発明の速度予測装置及びプログラムによれば、車両のドライバについて道路状態毎に予め求めた操作状態の状態遷移確率に基づいて、操作状態の時系列データを予測し、操作状態毎に予め求めた道路状態と車両の加速度との関係を用いて、車両の加速度の時系列データを予測することにより、過去に走行したことのない道路であっても、速度パターンを精度良く予測することができる、という効果が得られる。 As described above, according to the speed prediction apparatus and program of the present invention, the time series data of the operation state is predicted based on the state transition probability of the operation state obtained in advance for each road state for the driver of the vehicle, and the operation By predicting the time series data of the vehicle acceleration using the relationship between the road condition and the vehicle acceleration obtained in advance for each state, the speed pattern can be accurately obtained even on a road that has never traveled in the past. The effect that it can predict is acquired.
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。車両に搭載され、かつ、自車両のドライバに対して目的地までの経路を案内する経路探索装置に本発明を適用した場合を例に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. An example will be described in which the present invention is applied to a route search device that is mounted on a vehicle and guides a route to a destination for a driver of the host vehicle.
図1に示すように、第1の実施の形態に係る経路探索装置10は、アクセルペダルの操作量を検出する操作量センサ12と、自車両の車速を検出する車速センサ13と、自車両の加速度を検出する加速度センサ14と、自車両の位置を計測する位置計測部16と、ドライバが目的地を入力するための入力操作部18と、走行エネルギー量を最適にする目的地までの経路を探索するコンピュータ20と、探索された経路をドライバに対して表示する表示装置22と、予測された走行エネルギー量より少ない走行であったことをドライバに対して提示するための情報提示部24とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
操作量センサ12は、アクセルペダルの操作量として、アクセル開度を検出する。
The
位置計測部16は、例えば、GPSセンサを用いて構成され、自車両の現在位置を計測する。 The position measurement unit 16 is configured using, for example, a GPS sensor, and measures the current position of the host vehicle.
情報提示部24は、例えば、インジケータを用いて構成され、予測された走行エネルギー量より少ない走行であったことをインジケータの点灯によりドライバへ提示する。
The
コンピュータ20は、CPUと、RAMと、後述する運転特性学習処理ルーチン、経路探索処理ルーチン、及び実走行エネルギー算出処理ルーチンを実行するためのプログラムを記憶したROMとを備え、機能的には次に示すように構成されている。コンピュータ20は、道路ネットワークデータ、及び道路ネットワーク上の各リンクの道路勾配や制限速度を示す道路情報を記憶した道路ネットワークデータベース26と、操作量センサ12によって検出されたアクセルペダルの操作量、車速センサ13によって検出された自車両の車速、加速度センサ14によって検出された自車両の加速度、位置計測部16によって計測された自車両の位置、及び当該位置における道路勾配を自車情報として取得する自車情報取得部28と、取得した自車情報に基づいて、操作特性としてのアクセル操作状態の状態遷移確率、および加速特性としての道路勾配と加速度との関係を学習する運転特性学習部30と、学習されたアクセル操作状態の状態遷移確率を記憶する操作特性記憶部32と、学習された道路勾配と加速度との関係を記憶する加速特性記憶部34とを備えている。
The
自車情報取得部28は、自車両のドライバ個人に対する操作特性及び加速特性を学習するときに、操作量センサ12によって検出されたアクセルペダルの操作量、車速センサ13によって検出された自車両の車速、加速度センサ14によって検出された自車両の加速度、位置計測部16によって計測された自車両の位置、及び道路ネットワークデータベース26から得られる当該位置における道路勾配を逐次取得して自車情報として蓄積する。
The host vehicle
運転特性学習部30は、蓄積された自車情報を、例えば、3状態の道路勾配毎に分類し、図2(A)〜(C)に示すように、3状態の道路勾配の各々について、3状態のアクセル操作状態の状態遷移確率を学習する。なお、3状態の道路勾配は、例えば、下り(−1%未満の道路勾配)、平坦(−1%以上1%以下の道路勾配)、及び上り(1%より大きい道路勾配)である。また、3状態のアクセル操作状態は、たとえば、アクセル操作なし(アクセル開度=0%)、アクセル操作小(0%<アクセル開度<20%)、及びアクセル操作大(20%≦アクセル開度)である。
The driving
運転特性学習部30は、自車両のドライバ個人に対する操作特性の学習結果として、例えば、3状態の道路勾配の各々について、以下の(1)式〜(3)式で表される状態遷移確率Prを得る。
The driving
ただし、accnはアクセス操作状態を表わす。gradnは道路勾配の状態を表わし、upが上り、levelが平坦、downが下りを表わす。 Here, acc n represents an access operation state. grad n represents the state of the road gradient, up represents up, level represents flat, and down represents down.
運転特性学習部30は、蓄積された自車情報を、例えば、3状態のアクセル操作状態毎に分類し、図3に示すように、各アクセル操作状態について、以下の(4)式に示すような道路勾配roadn[%]と加速度an[km/h/sec]との関係を表わす関数を求める。
The driving
ただし、largeはアクセス操作大を表わし、smallはアクセル操作小を表わし、nopはアクセル操作なしを表わす。また、clarge、csmall、cnop、blarge、bsmall、bnopは、上記関数を定めるパラメータである。blarge、bsmall、bnopは必ずしも定数である必要はない。上記図3の加速度のばらつきを表現するため、blarge、bsmall、bnopを確率変数としてそのパラメータを最尤推定等で求めても良い。具体的には、bを、平均0、分散σ2の正規分布に従う確率変数として、蓄積された自車情報からσを推定しても良い。 Here, large represents an access operation large, small represents a small accelerator operation, and nop represents no accelerator operation. Further, c large , c small , c nop , b large , b small , and b nop are parameters that determine the above functions. b large , b small , and b nop are not necessarily constants. In order to express the variation in acceleration in FIG. 3, the parameters may be obtained by maximum likelihood estimation or the like using b large , b small , and b nop as random variables. Specifically, σ may be estimated from the stored vehicle information by using b as a random variable according to a normal distribution having an average of 0 and a variance σ 2 .
なお、道路勾配と加速度との関係を表わす関数は、上記(4)式に示すような1次式に限定されるものではなく、以下の(5)式に示すような2次式で表されていてもよい。 The function representing the relationship between the road gradient and the acceleration is not limited to the linear expression as shown in the above expression (4), but is expressed as a secondary expression as shown in the following expression (5). It may be.
ただし、dlarge、dsmall、dnopは、上記関数を定めるパラメータである。 However, d large , d small , and d nop are parameters that define the above function.
操作特性記憶部32は、道路勾配の状態毎に学習された上記(1)式〜(3)式で表わされるアクセル操作状態の状態遷移確率を記憶する。また、加速特性記憶部34は、アクセル操作状態毎に学習された上記(4)式で表わされる関数のパラメータを記憶する。
The operation
また、コンピュータ20は、ドライバによる入力操作部18の操作により入力された目的地、位置計測部16によって計測された出発地としての自車両の位置、及び道路ネットワークデータに基づいて、出発地から目的地までの経路候補を複数探索する経路候補探索部36と、探索された複数の経路候補に含まれる各リンクについて、道路ネットワークデータベース26から道路勾配を取得する道路勾配取得部37と、探索された複数の経路候補に含まれる各リンクについて、当該リンクの道路勾配と学習されたアクセル操作状態の状態遷移確率とに基づいて、アクセル操作状態の時系列データを予測する操作状態予測部38と、探索された複数の経路候補に含まれる各リンクについて、予測されたアクセル操作状態の時系列データ、学習された道路勾配と加速度との関係を表わす関数、及び当該リンクの道路勾配に基づいて、加速度の時系列データを予測し、速度パターンを生成する速度パターン生成部40と、探索された複数の経路候補に含まれる各リンクについて、生成された速度パターン、予測された加速度の時系列データ、及び当該リンクの道路勾配に基づいて、走行する際に消費される走行エネルギー量を算出する走行エネルギー算出部42と、探索された複数の経路候補から、総走行エネルギー量が最小となる経路を選択して表示装置22に出力する最小エネルギー経路選択部44とを備えている。なお、速度パターン生成部40が、速度予測手段の一例である。
Further, the
経路候補探索部36は、入力操作部18の操作により入力された目的地、位置計測部16によって計測された出発地、及び道路ネットワークデータに基づいて、最短経路を探索するアルゴリズムや、最短時間の経路を探索するアルゴリズムなどを用いて、出発地から目的地までの経路候補を複数探索する。経路探索のアルゴリズムについては、従来既知のものを利用すればよく、詳細な説明を省略する。
The route
操作状態予測部38は、探索された複数の経路候補に含まれる各リンクについて、道路勾配取得部37によって取得された当該リンクの道路勾配と、道路勾配の状態毎に学習されたアクセル操作状態の状態遷移確率とに基づいて、以下に説明するように、当該リンクのアクセル操作状態の時系列データを予測する。なお、複数の経路候補に含まれる各リンクとは、複数の経路候補の少なくとも1つに含まれている全てのリンクの各々を示している。
For each link included in the plurality of searched route candidates, the operation
まず、対象リンクの初期状態として、アクセル操作状態の初期値S0及び道路勾配の状態の初期値road0(取得された当該リンクの道路勾配に基づく道路勾配の状態)を設定する。そして、乱数を生成し、現時点の道路勾配の状態road0に対するアクセル操作状態の状態遷移確率Pr(S1|S0,road0)に従って、生成された乱数を用いて確率的に次時刻のアクセル操作状態S1を選択する。同様に、現時点の道路勾配の状態roadnに対するアクセル操作状態の状態遷移確率Pr(Sn+1|Sn,roadn)を用いた次時刻のアクセル操作状態Sn+1の確率的な選択を、リンクの終端に到達するまで繰り返して、アクセル操作状態の時系列データSn(n=0,...,N)を予測する。 First, as an initial state of the target link, the initial value of the state of the initial value S 0 and the road gradient of the accelerator operation state road 0 (state of the road gradient based on the road gradient of the obtained the link). Then, a random number is generated, and the accelerator at the next time is stochastically using the generated random number in accordance with the state transition probability Pr (S 1 | S 0 , load 0 ) of the accelerator operation state with respect to the current road gradient state load 0 . to select the operation state S 1. Similarly, the stochastic selection of the accelerator operation state S n + 1 at the next time using the state transition probability Pr (S n + 1 | S n , load n ) of the accelerator operation state with respect to the current road gradient state load n Is repeated until the end of the link is reached, and time series data Sn (n = 0,..., N) in the accelerator operating state is predicted.
速度パターン生成部40は、探索された複数の経路候補に含まれる各リンクについて、道路勾配取得部37によって取得された当該リンクの道路勾配に基づく道路勾配の状態roadn(n=0,...,N)と、当該リンクについて予測されたアクセル操舵状態の時系列データaccn(n=0,...,N)とに基づいて、学習されたパラメータを適用した上記(4)式で表される、アクセル操作状態accnに対する関数にしたがって、加速度の時系列データan(n=0,...,N)を予測する。
For each link included in the plurality of searched route candidates, the speed
また、速度パターン生成部40は、探索された複数の経路候補に含まれる各リンクについて、当該リンクについて予測された加速度の時系列データan(n=0,...,N)に基づいて、以下の(6)式に従って、速度パターンとして、速度の時系列データvn(n=0,...,N)を算出する。
The speed
なお、速度の初期値v0としては、1つ前のリンクについて算出された最終的な速度や、道路ネットワークデータベース26から得られる当該リンクの制限速度を用いればよい。
The initial speed v0 may be the final speed calculated for the previous link or the speed limit of the link obtained from the
走行エネルギー算出部42は、探索された複数の経路候補に含まれる各リンクについて、当該リンクについて算出された速度の時系列データvn(n=0,...,N)と、当該リンクについて予測された加速度の時系列データan(n=0,...,N)とに基づいて、以下の(7)式に従って、当該リンクを走行する際に消費される走行エネルギー量Jを算出する。
For each link included in the searched plurality of route candidates, the travel
ただし、μは転がり摩擦係数であり、Mは車両質量[kg]であり、gは重力加速度である。кは抵抗係数[kg/m]であり、θは道路勾配(上りを正とする)であり、mは部分加速時回転部分相当質量[kg]である。αは、車両加速度[m/s2]であり、当該リンクについて予測された加速度の時系列データanから得られる。また、上記(7)式における積分範囲は、駆動力Fが0より大きくなる領域である。 Where μ is the rolling friction coefficient, M is the vehicle mass [kg], and g is the gravitational acceleration. к is a resistance coefficient [kg / m], θ is a road gradient (with positive ascending), and m is a partial equivalent mass [kg] during partial acceleration. α is the vehicle acceleration [m / s 2], obtained from the time series data a n predicted acceleration for the link. Further, the integration range in the above equation (7) is a region where the driving force F is greater than zero.
操作状態予測部38によるアクセル操作状態の時系列データの予測、速度パターン生成部40による速度パターンの生成、及び走行エネルギー算出部42による走行エネルギー量の算出からなる一連の処理が繰り返し行われ、探索された複数の経路候補に含まれる各リンクについて、複数個の走行エネルギー量が算出される。
A series of processes including prediction of time series data of an accelerator operation state by the operation
走行エネルギー算出部42は、探索された複数の経路候補に含まれる各リンクについて、当該リンクについて複数の乱数系列に基づいて算出された複数個の走行エネルギー量から得られる走行エネルギー量の範囲を求める。
The travel
最小エネルギー経路選択部44は、探索された複数の経路候補の各々について、当該経路候補に含まれる各リンクについて算出された走行エネルギー量の範囲の総和を計算して、当該経路候補における総走行エネルギー量の範囲を算出する。また、最小エネルギー経路選択部44は、総走行エネルギー量の範囲の中央値が最小となる経路候補を選択して、選択された経路候補の総走行エネルギー量の範囲と共に、当該経路候補を表示装置22に出力する。
The minimum energy
また、コンピュータ20は、目的地に到着するまでに取得した自車情報を蓄積し、実際の走行における総走行エネルギー量を算出する実走行エネルギー算出部46と、最小エネルギー経路選択部44で選択された経路候補の総走行エネルギー量の範囲の下限とを比較し、比較結果を情報提示部24により出力する比較部48とを更に備えている。
In addition, the
実走行エネルギー算出部46は、探索された経路における出発地から目的地に到着するまでに自車情報取得部28により取得した自車情報を蓄積し、蓄積された自車情報の車速、加速度、および道路勾配に基づいて、上記(7)式に従って、実際の走行における総走行エネルギー量を算出する。
The actual running
比較部48は、最小エネルギー経路選択部44で選択された経路候補の総走行エネルギー量の範囲の下限と、実走行エネルギー算出部46により算出された総走行エネルギー量とを比較し、経路候補の総走行エネルギー量の範囲の下限より、実際の総走行エネルギー量の方が小さい場合には、情報提示部24のインジケータを点灯させて、予測された走行エネルギー量より少ない走行であったことをドライバへ知らせる。
The
次に、第1の実施の形態に係る経路探索装置10の動作について説明する。まず、経路探索装置10において、自車ドライバの運転操作により自車両が走行しているときに、コンピュータ20において、図4に示す運転特性学習処理ルーチンが実行される。
Next, the operation of the
ステップ100において、操作量センサ12、車速センサ13、及び加速度センサ14の各検出値と、位置計測部16によって計測された現在の自車両の位置とを自車情報として取得する。そして、ステップ102において、上記ステップ100で取得した自車情報が所定量蓄積されたか否かを判定し、自車情報が所定量蓄積されていない場合には、上記ステップ100へ戻る。一方、自車情報が所定量蓄積された場合には、ステップ104へ進む。
In
ステップ104では、蓄積された自車情報を、3状態の道路勾配毎に分類し、各道路勾配の状態について、分類された自車情報のアクセルペダルの操作量に基づいて、アクセル操作状態の状態遷移確率を学習して、操作特性記憶部32に、道路勾配の3状態の各々に対するアクセル操作状態の状態遷移確率を格納する。
In
そして、ステップ106において、蓄積された自車情報を、3状態のアクセル操作状態毎に分類し、各アクセル操作状態について、当該アクセル操作状態に分類された自車情報の道路勾配及び加速度に基づいて、道路勾配と加速度との関係を表わす関数を学習して、加速特性記憶部34に、アクセル操作状態の各々に対して学習された関数のパラメータを格納して、運転特性学習処理ルーチンを終了する。
In
また、コンピュータ20は、上記の運転特性学習処理ルーチンを、所定期間毎に実行し、実行される毎に、自車情報を追加して、蓄積された自車情報を更新し、更新された自車情報に基づいて、道路勾配の3状態の各々に対するアクセル操作状態の状態遷移確率、及びアクセル操作状態の各々に対する道路勾配と加速度との関係を表わす関数を学習して、学習結果を更新する。
In addition, the
また、ドライバが入力操作部18を操作して目的地を入力すると、コンピュータ20において、図5に示す経路探索処理ルーチンが実行される。 When the driver operates the input operation unit 18 to input a destination, the route search processing routine shown in FIG.
まず、ステップ110において、位置計測部16によって計測された現在の自車両の位置を取得し、取得した現在の自車両の位置を、出発地として設定すると共に、ドライバにより入力された目的地を示す情報を取得し、目的地を設定する。
First, in
そして、ステップ112において、経路探索アルゴリズムにより、出発地から目的地までの経路候補を複数検索する。次のステップ114では、上記ステップ112で検索された複数の経路候補に含まれるリンクのうち、予測対象のリンクを1つ選択する。そして、ステップ115において、道路ネットワークデータベース26から予測対象のリンクの道路勾配を示す情報を取得し、ステップ116において、繰り返し回数を示す変数nを初期値の1に設定する。ステップ118では、予測対象のリンクについて、ドライバのアクセル操作状態の時系列データを予測する。
In
そして、ステップ120において、上記ステップ114で予測されたアクセル操作状態の時系列データを用いて、予測対象のリンクについて、加速度の時系列データを予測し、速度パターンを生成する。
In
次のステップ122では、上記ステップ120で生成された速度パターンと、加速度の時系列データと、道路ネットワークデータベース26から得られる予測対象のリンクの道路勾配とに基づいて、予測対象のリンクにおける走行エネルギー量を算出する。
In the
そして、ステップ124では、変数nが繰り返し回数の最大値Nに到達したか否かを判定する。変数nがNに到達していない場合には、ステップ126において、変数nをインクリメントし、上記ステップ118へ戻る。変数nがNに到達した場合には、ステップ128へ進む。このとき、予測対象のリンクについて、N個の走行エネルギー量が得られている。
In
ステップ128では、上記ステップ112で検索された複数の経路候補に含まれる全てのリンクについて、上記ステップ116〜126の処理を行ったか否かを判定し、上記ステップ116〜126の処理が行われていないリンクがある場合には、上記ステップ114へ戻り、当該リンクを予測対象のリンクとして設定する。
In
一方、上記ステップ112で検索された複数の経路候補に含まれる全てのリンクについて、上記ステップ116〜126の処理を行った場合には、ステップ130へ進み、上記ステップ112で検索された複数の経路候補の各々について、総走行エネルギー量の範囲を算出する。
On the other hand, if the processing in
そして、ステップ132において、上記ステップ130で算出された総走行エネルギー量が最小となる経路候補を選択し、ステップ134で、選択された経路候補と、当該経路候補について算出された総走行エネルギー量の範囲を表示装置22に出力して、経路探索処理ルーチンを終了する。
In
上記経路探索処理ルーチンが実行されると、例えば、車載されたナビゲーションシステムにおいて、探索された目的地までの経路及び総走行エネルギー量の範囲をドライバに対して案内する処理が行われる。 When the route search processing routine is executed, for example, in a vehicle-mounted navigation system, processing for guiding the driver to the searched route to the destination and the range of the total travel energy amount is performed.
また、上記経路探索処理ルーチンが実行された後に、コンピュータ20において、図6に示す実走行エネルギー算出処理ルーチンが実行される。 In addition, after the route search processing routine is executed, the actual running energy calculation processing routine shown in FIG.
まず、ステップ140において、操作量センサ12、車速センサ13、及び加速度センサ14の各検出値と、位置計測部16によって計測された現在の自車両の位置とを自車情報として取得する。そして、ステップ142において、上記ステップ100で取得した自車情報の現在の自車両の位置が、上記経路探索処理ルーチンで設定された目的地まで到達したか否かを判定し、目的地まで到達していない場合には、上記ステップ140へ戻る。一方、現在の自車両の位置が、設定された目的地に到達した場合には、ステップ144へ進む。
First, in
ステップ144において、目的地に到達するまでに蓄積された自車情報に基づいて、目的地までの実際の走行における総走行エネルギー量を算出する。そして、ステップ146において、上記ステップ144で算出された実際の総走行エネルギー量が、上記経路探索処理ルーチンで選択された経路候補について算出された総走行エネルギー量の範囲の下限より小さいか否かを判定する。算出された実際の総走行エネルギー量が、算出された総走行エネルギー量の範囲の下限以上である場合には、実走行エネルギー算出処理ルーチンを終了する。一方、算出された実際の総走行エネルギー量が、算出された総走行エネルギー量の範囲の下限より小さい場合には、ステップ148において、情報提示部24のインジケータを点灯させて、実走行エネルギー算出処理ルーチンを終了する。
In
次に、上記の実施の形態で説明した速度パターンの生成方法及び走行エネルギー量の算出方法により速度パターン及び走行エネルギー量を求めた実験結果について説明する。 Next, experimental results for determining the speed pattern and the travel energy amount by the speed pattern generation method and the travel energy amount calculation method described in the above embodiment will be described.
上記の実施の形態で説明した速度パターンの生成方法によって生成された速度パターンと、実際の走行における速度パターンとを比較すると、図7(A)に示すような結果が得られた。図7(B)に示すように、詳細な比較結果を見ると、アクセル操作状態の変化は一致せず、速度パターンに違いが見られるが、統計的な性質(アクセル操作状態の出現確率)は維持されていることが分かる。 When the speed pattern generated by the speed pattern generation method described in the above embodiment is compared with the speed pattern in actual traveling, a result as shown in FIG. 7A is obtained. As shown in FIG. 7B, when the detailed comparison result is seen, the change in the accelerator operation state does not match and the speed pattern is different, but the statistical property (probability of appearance of the accelerator operation state) is It can be seen that it is maintained.
また、リンク内で速度が変動しない速度パターンに基づいて走行エネルギー量を算出した結果と、上記の実施の形態で説明した走行エネルギー量の算出方法によって算出された走行エネルギー量と、実際の走行における走行エネルギー量とを比較すると、図8に示すように、上記の実施の形態で説明した走行エネルギー量の算出方法によって、走行エネルギー量が精度良くできることがわかった。また、変動幅を考慮した走行エネルギー量の範囲が精度良くできることがわかった。 In addition, the result of calculating the travel energy amount based on the speed pattern in which the speed does not change in the link, the travel energy amount calculated by the travel energy amount calculation method described in the above embodiment, and the actual travel Comparing with the travel energy amount, as shown in FIG. 8, it was found that the travel energy amount can be accurately obtained by the travel energy amount calculation method described in the above embodiment. In addition, it was found that the range of the travel energy amount in consideration of the fluctuation range can be accurately performed.
以上説明したように、第1の実施の形態に係る経路探索装置によれば、自車両のドライバについて道路勾配の状態毎に学習したアクセル操作状態の状態遷移確率に基づいて、各リンクについて、アクセル操作状態の時系列データを予測し、当該ドライバについてアクセル操作状態毎に学習した道路勾配と車両の加速度との関係を表わす関数を用いて、各リンクについて、車両の加速度の時系列データを予測することにより、過去に走行したことのない道路であっても、個人の運転特性を考慮して、各リンクの速度パターンを精度良く予測することができる。また、各リンクの速度パターンに基づいて、探索された経路における総走行エネルギー量を精度良く予測することができ、また、変動幅を含めて総走行エネルギー量を予測することができる。また、総走行エネルギー量をコストとした最短経路を精度良く探索することができる。 As described above, according to the route search device according to the first embodiment, the accelerator for each link based on the state transition probability of the accelerator operation state learned for each road gradient state for the driver of the host vehicle. Predict time series data of operation states and predict time series data of vehicle acceleration for each link using a function representing the relationship between road gradient and vehicle acceleration learned for each accelerator operation state for the driver. Thus, even on a road that has never traveled in the past, the speed pattern of each link can be accurately predicted in consideration of individual driving characteristics. Further, based on the speed pattern of each link, the total travel energy amount on the searched route can be predicted with high accuracy, and the total travel energy amount including the fluctuation range can be predicted. In addition, the shortest route with the total travel energy amount as a cost can be searched with high accuracy.
また、アクセル操作状態の状態確率遷移に基づいて、アクセル操作状態を予測し速度パターンを生成しているため、各アクセル操作状態の出現頻度(時間率)を個人の運転特性に合わせることができる。加えて、道路勾配の考慮を行っているので、予測された速度パターンに基づいて算出される走行エネルギー量と実際の走行エネルギー量との誤差を小さくすることができる。 Further, since the accelerator operation state is predicted and the speed pattern is generated based on the state probability transition of the accelerator operation state, the appearance frequency (time rate) of each accelerator operation state can be matched to the individual driving characteristics. In addition, since the road gradient is taken into consideration, the error between the travel energy amount calculated based on the predicted speed pattern and the actual travel energy amount can be reduced.
また、過去の走行データを用いて速度パターンを生成しているのではなく、学習データから、アクセル操作の個人特性(アクセル操作状態の状態確率遷移)及び個人の加速特性(道路勾配と車両加速度との関係)を学習しているのみであるため、速度パターンを生成する道路での走行データがなくても、速度パターンの生成、および走行エネルギー量の推定が可能である。 In addition, instead of generating a speed pattern using past driving data, personal characteristics of accelerator operation (state probability transition of accelerator operation state) and personal acceleration characteristics (road gradient and vehicle acceleration Therefore, the speed pattern can be generated and the travel energy amount can be estimated without the travel data on the road for generating the speed pattern.
また、記憶しておくパラメータが、状態遷移確率と加速特性を表わす関数のパラメータであり、パラメータの数が少ないため、実装が容易であり、かつ、多量のデータ蓄積が不要である。 Further, the parameters to be stored are the parameters of the function representing the state transition probability and the acceleration characteristic, and since the number of parameters is small, the mounting is easy and a large amount of data accumulation is unnecessary.
次に、第2の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。 Next, a second embodiment will be described. In addition, about the part which becomes the structure similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
第2の実施の形態では、本実施の形態では、経路探索装置が、内燃機関と、内燃機関の出力軸に設けられた充電動作及びトルクアシスト動作を行うモータジェネレータとを備えたハイブリッド車両に搭載されている点と、目的地までの経路における各リンクについて予測される走行エネルギー量に基づいて、充放電のスケジュールを決定している点とが、第1の実施の形態と異なっている。 In the second embodiment, in this embodiment, the route search apparatus is mounted on a hybrid vehicle including an internal combustion engine and a motor generator that performs a charging operation and a torque assist operation provided on an output shaft of the internal combustion engine. This is different from the first embodiment in that the charging / discharging schedule is determined based on the amount of travel energy predicted for each link in the route to the destination.
図9に示すように、第2の実施の形態に係る経路探索装置210は、操作量センサ12と、加速度センサ14と、位置計測部16と、入力操作部18と、目的地までの最短経路を探索すると共に、最短経路における充放電動作のスケジュールを決定するコンピュータ220と、表示装置22と、決定された充放電動作のスケジュールに従って、モータジェネレータによる充放電動作を制御するモータ制御部222とを備えている。
As shown in FIG. 9, the
モータ制御部222は、コンピュータ220により決定された充放電動作のスケジュールに従って、ハイブリッド車両である自車両に備えられたモータジェネレータの充電動作及びトルクアシスト動作(放電動作)を制御する。
The
コンピュータ220は、道路ネットワークデータベース26と、自車情報取得部28と、運転特性学習部30と、操作特性記憶部32と、加速特性記憶部34と、ドライバによる入力操作部18の操作により入力された目的地、位置計測部16によって計測された出発地としての自車両の位置、及び道路ネットワークデータに基づいて、出発地から目的地までの最短経路を探索する経路探索部236と、道路勾配取得部37と、操作状態予測部38と、速度パターン生成部40と、走行エネルギー算出部42と、探索された最短経路における各リンクの走行エネルギー量に基づいて、最短経路における充放電動作のスケジュールを決定する充放電スケジュール決定部244とを備えている。
The
経路探索部236は、入力操作部18の操作により入力された目的地、位置計測部16によって計測された出発地、及び道路ネットワークデータに基づいて、最短経路を探索するアルゴリズムや、最短時間の経路を探索するアルゴリズムなどを用いて、出発地から目的地までの最短経路を探索して、表示装置22に出力する。
The
操作状態予測部38は、探索された最短経路における各リンクについて、アクセル操作状態の時系列データを予測する。速度パターン生成部40は、探索された最短経路における各リンクについて、加速度の時系列データを予測し、速度パターンを生成する。
The operation
走行エネルギー算出部42は、探索された最短経路における各リンクについて、走行する際に消費される走行エネルギー量を算出する。また、上記(7)式では、駆動力Fが0より大きくなる領域を積分する場合を例に説明したが、本実施の形態では、F<0となる部分は、減速時に発生する熱エネルギー(ロス分)と、発電により回収可能なエネルギー(回収分)とであると考えることができるため、回生効率を勘案して、F<0の範囲も積分する。
The traveling
充放電スケジュール決定部244は、探索された最短経路における各リンクについて算出された走行エネルギー量に基づいて、出発地から目的地までの最短経路におけるモータジェネレータのリンク毎の最適な動作スケジュール(充電動作、トルクアシスト動作、動作なし)を決定し、モータ制御部222へ出力する。なお、充放電動作のスケジュールの決定方法については、従来既知の手法を用いればよく、詳細な説明を省略する。
Based on the travel energy amount calculated for each link in the searched shortest route, the charging / discharging
なお、第2の実施の形態に係る経路探索装置の他の構成及び作用については、第1の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。 Note that other configurations and operations of the route search apparatus according to the second embodiment are the same as those of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
以上説明したように、第2の実施の形態に係る経路探索装置によれば、探索された最短経路における各リンクの走行エネルギー量を精度良く算出することができ、充放電動作の最適なスケジュールを決定することができる。 As described above, according to the route search device according to the second embodiment, the travel energy amount of each link on the searched shortest route can be accurately calculated, and the optimum schedule of the charge / discharge operation can be determined. Can be determined.
なお、上記の第1の実施の形態及び第2の実施の形態では、経路探索装置を車両に搭載した場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、交通情報センター側の装置に、本発明を適用してもよい。この場合には、経路探索対象の車両から、収集した自車情報と、出発地及び目的地を示すデータとを、交通情報センター側の装置に送信し、交通情報センター側の装置において、当該ドライバの運転特性を学習すると共に、経路探索を行い、経路探索結果(走行経路及び総走行エネルギー量)や充放電動作のスケジュールを、車両へ送信するようにすればよい。 In the first embodiment and the second embodiment described above, the case where the route search device is mounted on a vehicle has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and a device on the traffic information center side. In addition, the present invention may be applied. In this case, the vehicle information collected from the vehicle to be searched for the route and the data indicating the starting point and the destination are transmitted to the device on the traffic information center side. The route search is performed and the route search result (travel route and total travel energy amount) and the schedule of the charge / discharge operation may be transmitted to the vehicle.
また、生成された速度パターンに基づいて、走行エネルギー量を算出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、生成された速度パターンを、所定の速度パターン(例えば、過去の運転における速度パターン)と比較し、比較結果に基づいて、運転支援を行うようにしてもよい。 Further, the case where the travel energy amount is calculated based on the generated speed pattern has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the generated speed pattern may be a predetermined speed pattern (for example, a past speed pattern). (Speed pattern in driving) and driving support may be performed based on the comparison result.
また、アクセル操作状態として、アクセル操作なし、アクセル操作小、及びアクセル操作大の3状態を用いた場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、アクセル操作状態として、アクセル操作なし、アクセル操作小、アクセル操作中、及びアクセル操作大の4状態を用いてもよい。 In addition, although the case where three states of no accelerator operation, small accelerator operation, and large accelerator operation are used as the accelerator operation state has been described as an example, the present invention is not limited to this. Four states may be used: no operation, small accelerator operation, during accelerator operation, and large accelerator operation.
また、上記の実施の形態では、内燃機関とモータの双方で駆動するハイブリッド車両に、経路探索装置を搭載した場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、モータで駆動する電気自動車に経路探索装置を搭載してもよい。 In the above embodiment, the case where the route search device is mounted on the hybrid vehicle driven by both the internal combustion engine and the motor has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the electric vehicle driven by the motor is not limited thereto. A route search device may be mounted on the automobile.
また、速度の時系列データを出力し、それに基づいて走行エネルギー量を算出するため、走行エネルギー量の集計単位(単位距離毎、単位時間毎、リンク毎、トリップ毎)を自由に設定してもよい。 Moreover, since the time series data of speed is output and the amount of travel energy is calculated based on it, the total unit of travel energy amount (per unit distance, per unit time, per link, per trip) can be set freely Good.
また、道路勾配を、道路ネットワークデータベースから取得する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、前方画像を撮像し、前方画像から、道路勾配を推定するようにしてもよい。 Moreover, although the case where the road gradient is acquired from the road network database has been described as an example, the present invention is not limited to this. For example, a front image is captured and the road gradient is estimated from the front image. Good.
また、ドライバ個人の操作特性を記述するパラメータである状態遷移確率の条件項として勾配変化Δgradnを用いても良い。状態遷移確率をPr(accn|gradn,Δgradn)とすることで、上りから下りや、下りから上りなどの勾配変化点での操作の傾向を反映することができる。 Further, the gradient change Δgrad n may be used as a condition term of the state transition probability, which is a parameter describing the operation characteristics of the individual driver. By setting the state transition probability to Pr (acc n | grad n , Δgrad n ), it is possible to reflect the tendency of the operation at the gradient change point such as from up to down and from down to up.
10、210 経路探索装置
12 操作量センサ
13 車速センサ
14 加速度センサ
16 位置計測部
20、220 コンピュータ
30 運転特性学習部
32 操作特性記憶部
34 加速特性記憶部
36 経路候補探索部
37 道路勾配取得部
38 操作状態予測部
40 速度パターン生成部
42 走行エネルギー算出部
44 最小エネルギー経路選択部
236 経路探索部
244 充放電スケジュール決定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,210 Path |
Claims (9)
前記車両のドライバについて複数種類の道路状態毎に予め求めた、前記ドライバが前記車両を操作したときの複数種類の操作状態の状態遷移確率と、前記道路状態取得手段によって取得した各地点の道路状態とに基づいて、前記走行路における前記操作状態の時系列データを予測する操作状態予測手段と、
前記複数種類の操作状態毎に予め求めた前記道路状態と前記車両の加速度との関係と、前記道路状態取得手段によって取得した各地点の道路状態と、前記操作状態予測手段によって予測された前記操作状態の時系列データとに基づいて、前記走行路における前記車両の加速度の時系列データを予測し、前記走行路における前記車両の加速度の時系列データに基づいて、前記走行路における前記車両の速度の時系列データを予測する速度予測手段と、
を含む速度予測装置。 Road condition acquisition means for acquiring the road condition at each point of the predicted travel path on which the vehicle travels;
Obtained in advance for each of a plurality of types of road conditions for the driver of the vehicle, the state transition probabilities of the plurality of types of operation states when the driver operates the vehicle, and the road conditions at each point acquired by the road state acquisition means Based on the operation state prediction means for predicting the time series data of the operation state in the travel road,
The relationship between the road state obtained in advance for each of the plurality of types of operation states and the acceleration of the vehicle, the road state of each point acquired by the road state acquisition unit, and the operation predicted by the operation state prediction unit Predicting time series data of acceleration of the vehicle on the road based on time series data of state, and speed of the vehicle on the road based on time series data of acceleration of the vehicle on the road A speed prediction means for predicting time series data of
A speed prediction device including:
車両が走行する予測対象の走行路の各地点の道路状態を取得する道路状態取得手段、
前記車両のドライバについて複数種類の道路状態毎に予め求めた、前記ドライバが前記車両を操作したときの複数種類の操作状態の状態遷移確率と、前記道路状態取得手段によって取得した各地点の道路状態とに基づいて、前記走行路における前記操作状態の時系列データを予測する操作状態予測手段、及び
前記複数種類の操作状態毎に予め求めた前記道路状態と前記車両の加速度との関係と、前記道路状態取得手段によって取得した各地点の道路状態と、前記操作状態予測手段によって予測された前記操作状態の時系列データとに基づいて、前記走行路における前記車両の加速度の時系列データを予測し、前記走行路における前記車両の加速度の時系列データに基づいて、前記走行路における前記車両の速度の時系列データを予測する速度予測手段
として機能させるためのプログラム。 Computer
Road state acquisition means for acquiring a road state at each point of the predicted travel path on which the vehicle travels;
Obtained in advance for each of a plurality of types of road conditions for the driver of the vehicle, the state transition probabilities of the plurality of types of operation states when the driver operates the vehicle, and the road conditions at each point acquired by the road state acquisition means Based on the operation state prediction means for predicting the time-series data of the operation state on the travel road, the relationship between the road state and the acceleration of the vehicle obtained in advance for each of the plurality of types of operation state, Based on the road state of each point acquired by the road state acquisition unit and the time series data of the operation state predicted by the operation state prediction unit, time series data of the acceleration of the vehicle on the travel path is predicted. The speed for predicting the time-series data of the speed of the vehicle on the travel path based on the time-series data of the acceleration of the vehicle on the travel path A program for functioning as a means of prediction.
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