JP5832074B2 - 燃料最少経路及び費用算出方法 - Google Patents

Description

本発明は、燃料最少経路及び費用算出方法に係り、より詳しくは、道路案内サービスの一環として燃料消耗量が最少となる経路及び費用を算出する方法に関する。

従来のナビゲーション（Navigation）装置は、地図データを内部に保存しておき、出発地と目的地までの最短距離を算出して道路案内を行うように構成されている。
しかし、前記のような経路算出方式は、現在の交通状況に関する情報を考慮せずに算出された経路であるため、地図上の距離は短かくても、交通状況によっては、他の経路に比べて長時間を必要とする場合があり得る。

このようなナビゲーション装置のうち車両誘導装置は、運転者が目的地まで車両を誘導するための経路を計算し、計算された経路で車両を走行させることができるよう、車両の現在位置及び走行方向を考慮して運転者に走行指示を伝達する装置である。通常の車両誘導装置は、経路探索・に従って分類される。
経路探索により分類された方法は、経路選択に実時間交通情報などの多様な情報を含ませることができるが、交通情報を含むと仮定しても、地図更新などは長い情報更新周期を有するため、長期的な統計情報のみを受け入れる。但し、実時間情報提供の場合、発生可能な一時的な情報収集誤謬に比べ、長期間の統計資料を利用する場合、一般的な場合を想定するとき誤差率の加減があり得る。

さらに、車両誘導装置は、道路状態に関する実時間情報又は長期間の統計資料を利用して所要時間を予測し、実時間で補正する方法を用いる。 前記のように、車両誘導装置の経路探索は、二つの地点と、二つの地点との間に指定された複数の地点、を通過する経路を求めることであり、探索された経路は目的地までの参考経路である。したがって、求められた経路は最短距離の経路や交通の流れが円滑な道路でない場合もあり、使用者に応じて異なる見解が出されことがある。即ち、距離優先又は所要時間優先、高速道路優先が必ずしも燃費のよい経路とは限らない問題点がある。

従来の事例では、単純通行速度に定速走行基準の燃料消耗量テーブルをマッピング（Mapping）して費用を計算する方法、地図情報を考慮し、燃料消耗要因を正確に適用せずに費用を計算する方法、地形高度のみの差で燃料消耗を予測する方法などの技術が適用されている。

前記のように、従来技術等では燃料消耗の要因を分析/適用し、実時間交通情報と連係する現実的な燃料消耗予測及び費用算出ができない問題点がある。

特開２００９−００２８４７公報

本発明は、燃料消耗量が最少となる経路を算出する燃料最少経路及び費用算出方法の提供を目的とする。

本発明は、走行速度の変化を予測して走行速度プロファイルを形成するステップと、前記走行速度プロファイル及び交通情報などを利用した燃料消費モデリング方法を適用して燃料最少経路及び費用を形成するステップとを含むことを特徴とする

前記燃料消費モデリング方法は、燃料消費の要因及び燃料消費条件を含むことを特徴とする。

前記燃料最少経路及び費用を形成するステップは、変速原因点をサブノード及びサブリンクで数学的モデリングを行ったあと、燃料消費の要因別に損失区間を分けて前記走行速度に伴う燃費を算出することを特徴とする。

前記燃料消費の要因は、道路、交通、走行特性、自由走行、信号灯、トールゲート、昇降坂、未舗装道路などを考慮して決められ、
前記燃料消費条件は定速、加速、減速、停止、未舗装道路での滑り、高度変化、変速段変化などを考慮して決められることを特徴とする。

本発明によれば、各リンク（Link）での走行速度の変化を予測し加速、定速、減速及び停止の直接的走行速度プロファイル（Profile）を導き出し、交通情報などを利用して燃料消費モデリングを構築することにより、燃料消耗量が最少となる燃料最少経路が提供できる。

本発明に係る速度プロファイルを示した図である。 本発明に係る燃料消費要因別及び燃料消費条件別の燃料量算出構造図である。 本発明に係る燃料消耗量の算出方法を示した図である。 本発明に係る燃料消耗費用算出のフローチャートである。

以下、図を参照しながら本発明の実施のための具体的な内容を説明する。
図1は、本発明に係る速度プロファイル（profile）モデリングを示した図である。
図1に示す通り、速度プロファイルは、サブノード（subnode）100、サブリンク（sublink）110、ヴィーライン（vline）120、ヴィーポイント（vpoint）130、自由走行区間（free drive）140、制限走行区間（constrained drive）150を含む。
サブノード100は、信号灯、トールゲート、減速バンプなど走行速度を制限する部分により、その直前経路の走行速度の特性を決める変速点を意味する。特に、サブノード100は速度プロファイルの基本形状を決める。

サブリンク110は、隣接するサブノード100との間の経路を意味する。サブリンク110は速度プロファイルの基本単位を構成し、スタートサブノード（start subnode）100とエンドサブノード（end subnode）100'の区間をサブリンク110と称する。
ヴィーライン（vline）120は、速度プロファイルの構成要素を意味するもので、加速、定速、減速の何れかを意味する。さらに、ヴィーポイント（vpoint）130はヴィーライン120の連結点を意味する。
自由走行区間140は、スタートサブノード100を過ぎたあと、当該サブリンク110の正常平均速度（Vma）で走行することができる領域を意味する。
制限走行区間150は、サブノード100の特性により走行が制限されるか、走行パターンが決められる領域を意味する。

図2は、本発明に係る燃料消費要因別及び燃料消費条件別の燃料量算出構造図を示したものである。
図2に示す通り、燃料消費の要因は、道路、交通、走行特性、一般自由走行、信号灯、トールゲート、昇降坂及び未舗装道路などを考慮して決める。
燃料消費条件は、定速、加速、減速（制動）、停止、未舗装道路での滑り、高度変化、変速段変化などをモデリングするか実測し、それぞれのヴィーライン（vline）に燃料消費条件を指定する。
ここで、走行時の燃料消費量の合計は、燃料消費要因の総合又は燃料消費条件の総合である。このとき、各サブリンク（sublink）の燃料消費量は、それぞれのサブリンクの燃料消費要因の合計、又はそれぞれのサブリンクの燃料消費条件の合計と同じである。

例えば、一リンクjで、同じ燃料消費条件のクラス（class）値kが割り当てされた全てのヴィーライン（vline）の燃料量等を合算した燃料量が「特定燃料消費条件kに対するLink jの燃料量q_fcc_link[j、k]」となる。ここで、Link jの燃料消費量q_link[j]=Σi q_fcf_link[j、i]=Σk q_fcc_link[j、k]となる。
さらに、Route全体の燃料消費量q_routeは、次の関係を有する。q_route = Σj q_link[j] = Σiq_fcf_route[i]
= Σk q_fcc_route[k]、q_fcf_route[i]=Σj q_fcf_link[j、i]、q_fcc_route[k] = Σj q_fcc_link[j、k]

図3は、本発明に係る燃料消耗量算出方法を示した図である。
図3に示す通り、燃料消耗量は加速損失、定速損失、減速損失、停止損失、高度換算損失及び未鋪装損失を含む。
加速損失の算出方法は、Qa=（1+加速非効率係数+未鋪装Flag x未鋪装損失係数）x移動距離/Rfuel_dist（0、加速平均速度）+Kkef x（v_point2^2-v_point1^2）+Qhで計算することができる。このとき、加速非効率係数は、加速時不完全燃焼などにより発生する追加燃料の割合である。

定速損失は、Qm=（1+非定速損失係数+未鋪装Flag x未鋪装損失係数）x ∫{移動距離/Rfuel_dist（0、V）}+Qhで計算することができる。 ここで、非定速損失係数は、正常走行状態で不均一な周囲状況により発生する一時的減加速による燃料損失である。
減速損失は、Qd=移動時間x Qzero_throt（減速平均速度）で計算することができる。
停止損失は、Qs=停止時間x Qzero_throt（0）で計算することができる。

高度換算損失はQh=Kpef x（Pnode2-Pnode1）で計算することができ、未鋪装損失はQp1=未鋪装損失係数x移動距離/Rfuel_dist（0、加速平均速度）、Qp2=未鋪装損失係数x ∫{移動距離/Rfuel_dist（0、V）}で計算することができる。このとき、高度換算損失及び未鋪装損失の算出方法は加速損失と定速損失に付加され、減速損失と停止損失には付加されない。

図４は、本発明に係る燃料消耗費用算出のフローチャートである。
図４に示す通り、それぞれのリンク／ノード情報及び交通情報を入手する（Ｓ２００）。このとき、リンク別入力データの処理は、地図データからのリンク及びノード属性データの入力、無人監視カメラのデータ入力、ＴＰＥＧからの実時間交通情報の入力を含む。
次に、それぞれのリンク／ノード情報及び交通情報を入手したあと、変数を指定する（Ｓ２１０）。変数としては地図定数、車両情報定数、速度プロファイル定数などがある。

変数を指定したあと、サブノードの位置が指定されない場合に対応して等間隔にノードの位置を調整する（S220）。
サブノードの位置が指定されない場合に対応して等間隔にノードの位置を調整したあと、それぞれのサブリンクの速度プロファイルを算出し、サブリンク内でヴィーラインに沿った損失を算出する（S230）。
次に、サブリンク内で燃料消費要因別の燃料消費量及び燃料消費条件別の燃料消費量を合算する（S240）。このとき、各ヴィーラインの燃料消費条件のクラス値を生成し、加速、定速、減速及び停止値を生成する。

サブリンク内で燃料消費要因別の燃料消費量及び燃料消費条件別の燃料消費量を合算したあと、サブリンク別の算出結果を保存する（S250〜S270）。以後、リンク内の全てのサブリンクに対する計算の完了の可否を判断する（S280）。
ここで、リンク内の全てのサブリンクに対する計算を完了すると、リンク全体に対し燃料消費要因別及び損失別の燃料消費量を合算する（S290）。

リンク内サブリンクに対する計算を完了しない場合、それぞれのサブリンク別に速度プロファイルを再度算出する（S300）。
リンク全体に対し燃料消費要因別及び損失別の燃料消費量を合算したあと、リンク別に順次この過程を繰り返す（S310）。 本発明は、各リンク（Link）での走行速度の変化を予測し、加速、定速、減速及び停止の直接的走行速度プロファイル（Profile）を導き出し、交通情報などを利用して燃料消費モデリングを構築することにより燃料最少経路を提供する利点を有する。

以上、本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明は前記実施例に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

100、100' サブノード
110 サブリンク
120 ヴィーライン
130 ヴィーポイント
140 自由走行区間
150 制限走行区間

Claims (1)

1. 地図データを内部に保存しておき、該地図データで走行速度を制限する部分により、その直前経路の走行速度の特性を決める変速点となるサブノードをモデリングし、交通情報に関する実時間情報及び、所要時間に関する長期的な統計情報を統計資料として内部に保存する手段、
   車両の現在位置並びに無人監視カメラ及びＴＰＥＧからの交通情報に関する実時間情報を取得する手段、及び
   走行方向を含む走行状態に関する情報を取得する手段を備え、
   指定された出発地と目的地までの経路を検索し、燃料消費量を算出して燃料最少経路の道路案内を行うカーナビゲーション装置の燃料最少経路及び燃料消費量算出方法であって、
   前記カーナビゲーション装置は、所定の二つの地点と、該二つの地点との間に指定された複数の地点を通過する経路を求めるステップと、
   求められた各々の経路について、サブノードの属性データから走行速度の変化を予測して走行速度プロファイルを形成するステップと、
   前記走行速度プロファイル、前記長期的な統計情報、前記交通情報に関する実時間情報、及び前記走行状態に関する情報を利用した燃料消費モデリング方法を適用して燃料消費量を算出するステップと、を含み、
   前記燃料消費量を算出するステップは、
   前記地図データからのリンク及びサブノードの属性データ、並びに、前記無人監視カメラ及び前記ＴＰＥＧからの交通情報に関する実時間情報を入手する情報入手段階、
   少なくとも地図定数、車両情報定数、及び速度プロファイル定数の変数を指定する変数指定段階、
   走行速度を制限する部分により、その直前経路の走行速度の特性を決める変速点となるサブノードの位置が指定されない場合に対応して等間隔に前記サブノードの位置を調整するノード位置調整段階、
   隣接するサブノードとの間の経路であるサブリンクのそれぞれの速度プロファイルを算出するサブリンク速度プロファイル算出段階、
   サブリンク内で加速、定速、減速の何れかのヴィーラインによって生ずる損失を算出する損失算出段階、
   サブリンク内で燃料消費要因別の燃料消費量を合算する燃料消費要因別燃料消費量合算段階、
   サブリンク内で燃料消費損失別の燃料消費量を合算する燃料消費損失別燃料消費量合算段階、
   サブリンク別に燃料消費量を合算した算出結果を保存する燃料消費量合算値保存段階、
   リンク内の全てのサブリンクに対する計算の完了の有無を判断する計算完了判断段階、
   リンク内サブリンクに対する計算を完了していない場合には、それぞれのサブリンク別に速度プロファイルを再度算出する速度プロファイル再算出段階、及び、
   リンク内の全てのサブリンクに対する計算を完了した場合には、リンク全体に対し燃料消費要因別及び損失別の燃料消費量を合算する燃料消費量合算段階、
   リンク全体に対し燃料消費要因別及び損失別の燃料消費量を合算したあと、リンク別に前記燃料消費量を算出するステップの各段階を順次繰り返す全過程繰返し段階、
   を順次実行することを特徴とする燃料最少経路及び燃料消費量算出方法。
   

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