JP6759933B2 - 区間決定装置及び区間決定方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両を制御するときに参照する区間を決定する区間決定装置及び区間決定方法に関する。

従来、車両が走行する道路において、勾配が一定とみなせる区間を設定し、当該区間毎に車両の制御パラメータを変化させることが行われている。特許文献１には、制御パラメータを変化させることの例として、車両が走行する道路の屈曲度及び平均傾斜度を演算し、変速機の変速パターンを制御する技術が開示されている。

特開２０１５−１０２２４３号公報

しかし、勾配が一定とみなせる区間を設定する場合、当該区間を長く設定すると、実際の道路勾配に適した車両の制御パラメータの決定を行うことが難しくなり、当該区間を短く設定すると、制御パラメータを変更する回数が多くなって車両の乗り心地を損ねるという問題が生じていた。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、車両が制御パラメータを頻繁に変更することなく運行される区間を長く設定できる区間決定装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様においては、車両が走行する道路における複数の地点の標高情報を取得する標高情報取得部と、前記複数の地点のうち、前記車両の進行方向の前方にある第１地点と、前記第１地点よりも更に前方にある第２地点と、を含む複数の地点の前記標高情報に基づいて前記道路の勾配情報を示す特徴量を決定する特徴量決定部と、前記特徴量が所定の範囲外の場合、前記第１地点を始点とし、前記第２地点に隣接する２地点のうち前記車両から近い地点を終点とする区間を決定する区間決定部と、を備える区間決定装置を提供する。

前記特徴量決定部は、例えば、前記複数の地点のうち前記車両の前方にある第１地点と前記第１地点よりも前記車両から遠い第２地点との間を結んで得られる線と、前記複数の地点のうち前記第１地点から前記第２地点に至るまでの複数の地点を順次結んで得られる線と、で囲まれる領域の面積の総和を特徴量として決定する。

前記特徴量決定部は、前記領域のうち前記車両が走行する道路の下方に位置する領域と前記領域のうち前記道路の上方に位置する領域との一方を正の面積とし、他方を負の面積として計算した前記領域の面積の総和を特徴量として決定してもよい。

前記区間決定部は、例えば、前記始点と前記終点との距離が所定の距離以下である場合、前記第２地点を終点とする区間を決定する。

本発明の第２の態様においては、車両が走行する道路における複数の地点の標高情報を取得するステップと、前記複数の地点のうち前記車両の進行方向の前方にある第１地点と、前記第１地点よりも更に前方にある第２地点と、を含む複数の地点の前記標高情報に基づいて前記道路の勾配情報を示す特徴量を決定するステップと、前記特徴量が所定の範囲外の場合、前記第１地点を始点とし、前記第２地点に隣接する２地点のうち前記車両から近い地点を終点とする区間を決定するステップと、をコンピュータが実行する区間決定方法を提供する。

本発明によれば、車両が制御パラメータを頻繁に変更することなく運行される区間を長く設定できるという効果を奏する。

区間決定装置の構成を示す図である。 等勾配区間における車両の制御の例について説明するための図である。 特徴量決定部が特徴量を決定する処理について説明するための図である。 区間決定装置が行う処理のフローチャートである。 区間決定装置が２番目の等勾配区間を決定する処理について説明するための図である。 第２の実施形態の区間決定装置の構成を示す図である。 区間決定装置が区間を決定する処理のフローチャートである。

＜第１の実施形態＞
実施形態の区間決定装置は、例えば、車両に搭載された状態で使用され、車両が備える地図ユニットに記録されている道路の勾配情報を取得して、勾配が一定とみなせる走行区間（以下、等勾配区間）を設定する。車両は、勾配が一定とみなせる等勾配区間を走行する際は、車両の運行状態を制御する制御パラメータを一定に保って走行する。したがって、等勾配区間を実際の道路の起伏よりも長く設定することによって、ギア段の変更といった車両の制御を頻繁に行うことを避けられ、車両の乗り心地を改善することができる。

なお、本明細書において標高情報とは、車両の進行方向前方の地点の車両に対する相対的な高さを示す標高相当値を意味する。例えば、車両と車両から２５ｍ先の地点との間の勾配が０．１である場合、当該２５ｍ先の地点の標高相当値は０．１である。また、車両から２５ｍ先の地点と車両から５０ｍ先の地点との間の勾配が−０．１である場合、車両から５０ｍ先の地点の標高相当値は０である。即ち、車両からｎ区間先の地点の標高相当値は、例えば、車両からｎ区間分の勾配を足し上げて求める。また、車両からｎ区間先の地点までの平均勾配は、例えば、上記ｎ区間先の地点の標高相当値をｎで除することによって求める。また、本明細書において絶対標高情報とは、例えば、海面からの高さを示す海抜である。

［区間決定装置１の構成］
図１は、区間決定装置１の構成を示す図である。区間決定装置１は地図ユニット２、記憶部３及び制御部４を含む。地図ユニット２、記憶部３及び制御部４のそれぞれは、無線又は有線の通信回線で接続され、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）の通信プロトコルに基づいて、データを送受信する。

地図ユニット２は、例えば、各地点の海面からの高さを示す絶対標高情報と任意の位置からの車両の進行方向の勾配情報とを含む地図データを有する。地図ユニット２は、ＧＰＳ（Global Positioning System）を使用して取得した車両の位置情報に、車速センサ、ジャイロセンサ等の計測値を加味して車両の現在位置を決定する。地図ユニット２は、車両が走行する道路における複数の勾配情報を制御部４に送信する。

地図ユニット２は、例えば、車両が位置する地点から５００ｍ先の地点まで、２５ｍ間隔で勾配情報を制御部４に送信する。制御部４は、取得した勾配情報に基づいて２５ｍ間隔で２１地点の標高情報を計算して取得する。地図ユニット２が制御部４に送信する勾配情報は、車両が位置する地点から５００ｍ先の地点までの勾配情報に限定されない。地図ユニット２が制御部４に送信する勾配情報の数は、地図ユニット２と制御部４とが接続された通信回線が許容するバス負荷に応じて変更してもよい。地図ユニット２は、例えば、車両が位置する地点から１ｋｍ先の地点まで、２５ｍ間隔で４１地点の勾配情報を制御部４に送信してもよい。また、地図ユニット２は、車両が位置する地点から１ｋｍ先の地点まで、５０ｍ間隔で２１地点の勾配情報を制御部４に送信してもよい。また、地図ユニット２は、勾配情報を制御部４に送信する代わりに、車両が位置する地点から５００ｍ先の地点まで、２５ｍ間隔で２１地点の標高情報を制御部４に送信してもよい。

図２は、等勾配区間における車両Ｔの制御の例について説明するための図である。図２に示した例では、区間決定装置１は、車両Ｔの現在位置（図中Ｐ１）を起点とし、道路上２５ｍ間隔で地点Ｐ２、Ｐ３、・・・、Ｐ２０の勾配情報を地図ユニット２から取得し、取得後に計算した各地点の標高情報に基づいて、等勾配区間を設定することができる。

図２に示された道路は、地点Ｐ１から地点Ｐ３までが登り道、地点Ｐ３から地点Ｐ４までが下り道、そして、地点Ｐ４から地点Ｐ１０までが再び登り道となっている。等勾配区間が設定されない場合、車両Ｔは、例えば、登り道を走行する際は低いギア段にて走行し、登り道を走行しきった後は一段高いギア段にギアを変更する、変速制御を行う。

図２に示した例では、車両Ｔは、地点Ｐ１から地点Ｐ３まで低いギア段で走行し、地点Ｐ３において一段高いギアに変更して地点Ｐ３から地点Ｐ４まで走行し、そして、再度地点Ｐ４にて低いギア段に変更して地点Ｐ４から地点Ｐ１０まで走行する。このように、車両Ｔは、地点Ｐ３及びＰ４の双方においてギア段が変更されるため、車両Ｔの運転者は、比較的短い間隔で、ギア段が変更されることに伴う軽いショックを感じる。

これに対して、図３に示すように、区間決定装置１が地点Ｐ１から地点Ｐ９までを等勾配区間として設定した場合は、車両Ｔは同一のギア段で地点Ｐ１から地点Ｐ９までを走行することが可能となり、車両Ｔの運転者は滑らかな乗り心地を体験することができる。

記憶部３は、例えば、制御部４が実行するプログラムが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）、制御部４が作業中にデータを一時的に記録するＲＡＭ（Random Access Memory）及び車両Ｔの走行状態を示すデータを記録するＨＤＤ（Hard Disk Drive）を含む。ＲＯＭには、制御部４が等勾配区間を設定する際に参照する閾値が記録されている。また、ＲＡＭには、制御部４が地図ユニット２から取得した勾配情報に基づいて算出する標高情報及び所望の２地点間の勾配情報と制御部４が勾配情報から決定し等勾配区間を決定するために用いる特徴量とが記録される。

制御部４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部４は、記憶部３に記録されたプログラムを読み出して実行することによって、標高情報取得部４１、特徴量決定部４２、判定部４３及び区間決定部４４として機能する。

標高情報取得部４１は、地図ユニット２から車両が走行する道路における複数の区間の勾配情報を取得して、上記複数の区間それぞれの端点である複数の地点の標高情報を計算する。上述したとおり、標高情報取得部４１は、例えば、車両Ｔが位置する地点から５００ｍ先の地点まで、２５ｍ間隔で勾配情報を取得し、２１地点の標高情報を計算する。標高情報取得部４１は、例えば、地図ユニット２から１秒毎に勾配情報を取得する。車両Ｔは、時速９０ｋｍで走行している場合、１秒間に２５ｍ進むため、標高情報取得部４１が１秒毎に標高情報を取得した場合、標高情報取得部４１は１秒前に勾配情報を取得した地点よりも２５ｍ先の地点までの勾配情報を新たに得られる。標高情報取得部４１は、勾配情報を取得後に計算した各地点の標高情報を記憶部３に記録し、標高情報を計算したことを特徴量決定部４２に通知する。

特徴量決定部４２は、標高情報取得部４１からの通知を受信すると、上記複数の地点のうち車両Ｔの進行方向の前方にある第１地点と、第１地点よりも更に前方にある第２地点と、を含む複数の地点の標高情報に基づいて道路の勾配情報を示す特徴量を決定する。例えば、第１地点は車両Ｔが位置する地点であり、第２地点は車両Ｔが位置する地点から１００ｍ先の地点である。特徴量決定部４２は、決定した特徴量を記憶部３に記録し、特徴量を決定したことを判定部４３に通知する。特徴量決定部４２が決定する特徴量については、後に詳述する。

判定部４３は、特徴量決定部４２からの通知を受信すると、特徴量決定部４２が決定した特徴量が所定の範囲外であるか否かを判定し、判定結果を記憶部３に記録する。ここで所定の範囲とは、車両Ｔが走行する道路における２地点間が、実道路の勾配との乖離が十分に小さいとみなせるか否かを判定するために判定部４３が参照する判定基準範囲である。この範囲の具体的な値は、例えば、車両Ｔの車両重量やエンジン性能、及び車両Ｔが走行することが想定される道路の勾配等を考慮して実験により定められている。

判定部４３は、特徴量が所定の範囲外でない場合、例えば、記憶部３に格納されている特徴量が所定の範囲外であることを示すフラグを０のままにし、特徴量が所定の範囲外でないことを特徴量決定部４２に通知する。区間決定装置１は、特徴量決定部４２が決定した特徴量が所定の範囲外でない場合、再度特徴量を算出しなおす。判定部４３は、特徴量が所定の範囲外である場合、例えば、記憶部３に格納されている特徴量が所定の範囲外であることを示すフラグを０から１に変更し、区間決定部４４に、フラグの値が１になったことを通知する。

区間決定部４４は、特徴量が所定の範囲外の場合、上記第１地点を始点とし、上記第２地点に隣接する２地点のうち車両Ｔから近い地点を終点とする区間を決定する。区間決定部４４は、決定した上記区間を等勾配区間として記憶部３に記録する。車両Ｔは、等勾配区間を走行している間、例えば、車両Ｔの制御パラメータを変更せずに走行する。続いて、区間決定装置１が実行する等勾配区間を決定処理について詳しく説明する。

［特徴量決定部が決定する特徴量］
図３は、特徴量決定部４２が特徴量を決定する処理について説明するための図である。図３において、地点Ｐ１から地点Ｐ９は、図２に示した車両Ｔが走行する道路上に設けられた点である。図３では、地点Ｐ１から地点Ｐ９に至るまでの地点を順次結んで得られる線と、地点Ｐ１と地点Ｐ９とを結んで得られる線と、で囲まれた領域に斜線がひかれている。また、図３では、地点Ｐ１から地点Ｐ９に至るまでの地点を順次結んで得られる線と、地点Ｐ１と地点Ｐ９とを結んで得られる線と、の交点を交点Ｘとしている。以下では、一例として、特徴量決定部４２が、地点Ｐ１から地点Ｐ９のそれぞれの標高情報に基づいて特徴量を決定する処理について説明する。

特徴量決定部４２は、複数の地点のうち車両Ｔの前方にある第１地点と第１地点よりも車両Ｔから遠い第２地点との間を結んで得られる線と、複数の地点のうち第１地点から第２地点に至るまでの複数の地点を順次結んで得られる線と、で囲まれる領域の面積の総和を特徴量として決定する。図３に示した例では、第１地点が地点Ｐ１であり、第２地点が地点Ｐ９である。また、特徴量決定部４２が計算する面積の総和は、斜線がひかれた領域の面積の総和である。

特徴量決定部４２は、例えば、地点Ｐ１、地点Ｐ２、地点Ｐ３及び交点Ｘで囲まれた領域の面積を以下のようにして算出する。特徴量決定部４２は、地点Ｐ１と地点Ｐ９との標高差を、地点Ｐ１から地点Ｐ９までの道路に沿った距離２００ｍで除することによって、地点Ｐ１と地点Ｐ９とを結んで得られる線の勾配を算出する。なお、地点Ｐ１から地点Ｐ９までの道路に沿った距離は、地点Ｐ１と地点Ｐ９との地図上の平面距離とは異なるため、特徴量決定部４２が算出する勾配は実際の勾配と異なることも起こりうる。しかしながら、車両Ｔが走行することが想定される道路の勾配であれば、道路に沿った距離と地図上の平面距離との誤差は無視できると考える。

また、特徴量決定部４２は、例えば、地点Ｐ３及び地点Ｐ４の位置座標と、線分Ｐ３Ｐ４の勾配と、地点Ｐ１及び地点Ｐ９の位置座標と、線分Ｐ１Ｐ９の勾配と、から交点Ｘの位置座標を計算する。特徴量決定部４２は、計算した上記値と標高情報取得部４１が地図ユニット２から取得した線分Ｐ１Ｐ２、線分Ｐ２Ｐ３及び線分Ｐ３Ｐ４の勾配情報とに基づいて、地点Ｐ１、地点Ｐ２、地点Ｐ３及び交点Ｘで囲まれた領域の面積を算出する。

特徴量決定部４２は、同様にして、交点Ｘ、地点Ｐ４、地点Ｐ５、地点Ｐ６、地点Ｐ７、地点Ｐ８及び地点Ｐ９で囲まれた領域の面積を算出する。そして、特徴量決定部４２は、算出した面積の総和を、勾配情報を示す特徴量として決定する。

特徴量決定部４２は、当該領域のうち車両Ｔが走行する道路の下方に位置する領域と当該領域のうち道路の上方に位置する領域との一方を正の面積とし、他方を負の面積として領域の面積の総和を特徴量として決定してもよい。図３に示した例では、特徴量決定部４２は、例えば、地点Ｐ１、地点Ｐ２、地点Ｐ３及び交点Ｘで囲まれた領域の面積を正とし、交点Ｘ、地点Ｐ４、地点Ｐ５、地点Ｐ６、地点Ｐ７、地点Ｐ８及び地点Ｐ９で囲まれた領域の面積を負として領域の面積の総和を特徴量として決定する。

特徴量決定部４２が、図３において斜線が引かれた領域の面積の総和を決定する別の方法をさらに説明する。特徴量決定部４２は、図３において各地点Ｐ１〜Ｐ９の標高情報から線分Ｐ１Ｐ９の高さの差分を算出する。上記差分は、図３において各地点Ｐ１〜Ｐ９に下ろされた線分の長さに相当し、地点Ｐ４〜Ｐ９の場合は、線分Ｐ１Ｐ９より下側にあるので負の値となる。例えば、地点Ｐ４における上記差分は、Ｐ４における標高相当値から線分Ｐ１Ｐ９の勾配を３倍した値を引いた値であり負の値となる。特徴量決定部４２は、例えば、Ｐ４における差分とＰ５における差分を足した値を図３における台形領域Ｙの面積として決定する。このようにして、特徴量決定部４２は、図３の斜線が引かれた領域の面積を正負を勘案して決定することができる。この特徴量の決定方法では、特徴量決定部４２は、交点Ｘを決定しなくてもよいので計算量を抑制することができる。

［判定部４３による判定処理］
上記の説明では、特徴量決定部４２が、地点Ｐ１から地点Ｐ９のそれぞれの標高情報に基づいて特徴量を決定する処理について説明した。以下では、特徴量決定部４２が、特徴量を決定するために標高情報を取得する地点の選び方の例について説明する。区間決定装置１は、例えば、短い区間から等勾配区間として設定できるか否か判定し、等勾配区間として設定するには区間が長すぎると判定するまで、順次区間を長くして等勾配区間として設定できるか否か、判定を続ける。ここでいう短い区間とは、等勾配区間の最小距離として定められた所定の距離の区間である。言い換えると、所定の距離は、等勾配区間として望まれる最低限の距離である。

例えば、最小距離が１００ｍに設定されている場合、特徴量決定部４２は、先ず、地点Ｐ１、地点Ｐ２、地点Ｐ３及び地点Ｐ４で囲まれた領域の面積の総和を算出する。算出した面積の総和が所定の範囲外でない場合、特徴量決定部４２は、地点Ｐ１、地点Ｐ２、地点Ｐ３、地点Ｐ４及び地点Ｐ５で囲まれた領域の面積の総和を算出する。特徴量決定部４２は、領域の面積の総和が所定の範囲外となるまで、上記処理を順次繰り返す。

なお、区間決定部４４は、等勾配区間として決定する区間の始点と終点との距離が所定の距離以下である場合、第２地点を終点とする区間を決定してもよい。ここでいう、所定の距離とは、上述した最小距離である。上記の例では、等勾配区間として決定する区間の最小距離を１００ｍに設定しているため、地点Ｐ１、地点Ｐ２、地点Ｐ３及び地点Ｐ４で囲まれた領域の面積の総和が所定の範囲外である場合、区間決定部４４は、地点Ｐ４に隣接する２地点Ｐ３及びＰ５のうち前記車両Ｔから近い地点Ｐ３を等勾配区間の終点とせず、地点Ｐ４を等勾配区間の終点とする。判定部４３が参照する判定基準範囲は、好ましくは、最小距離よりも短い区間で特徴量を決定した場合に当該特徴量が所定の範囲外とならないように定められる。

［等勾配区間を決定できない場合］
上述したとおり、標高情報取得部４１は、地図ユニット２と接続された通信回線が許容するバス負荷の制約により、限定された区間の勾配情報しか取得しない。車両Ｔが走行する道路が、長い距離に亘って平坦である場合、区間決定装置１は、標高情報取得部４１が計算した標高情報に基づいて等勾配区間を決定できないことがある。言い換えると、標高情報取得部４１が計算した全ての地点の標高情報に基づいて特徴量を決定しても、特徴量が所定の範囲外とならない場合がある。

上記の場合、標高情報取得部４１は、特徴量決定部４２が決定した特徴量が所定の範囲外となるまで、特徴量決定部４２が特徴量を決定するのに用いた複数の地点の各々よりも車両Ｔから遠い地点を含む別の複数の地点の標高情報を計算する。例えば、標高情報取得部４１が計算した２１地点の標高情報に基づいて特徴量を決定しても、当該特徴量が所定の範囲外とならない場合、特徴量決定部４２は標高情報取得部４１が直近に地図ユニット２から勾配情報を取得して標高情報を計算してから1秒後に取得する別の勾配情報に基づいて計算する複数の地点の標高情報に基づいて、再度特徴量を決定する。車両Ｔが走行中であれば、上記別の複数の地点の標高情報には、地点Ｐ２０よりも車両Ｔから遠い地点の標高情報が含まれている。

［区間決定装置１が行う処理のフロー］
図４は、区間決定装置１が行う処理のフローチャートである。図４のフローチャートでは、標高情報取得部４１が地図ユニット２から複数の地点の標高情報を取得する時点から開始する（Ｓ４１）。標高情報取得部４１が複数の地点の標高情報を取得した後、特徴量決定部４２は各地点間の勾配を算出する（Ｓ４２）。特徴量決定部４２は、算出した勾配に基づいて、道路の勾配情報を示す特徴量を決定する（Ｓ４３）。判定部４３は、特徴量決定部４２が決定した特徴量が所定の範囲外であるか否かを判定する（Ｓ４４）。

特徴量が所定の範囲外である場合（Ｓ４４においてＹＥＳ）、区間決定部４４は等勾配区間を決定し（Ｓ４５）、処理を終了する。特徴量が所定の範囲外でない場合（Ｓ４４においてＮＯ）、区間決定部４４は、標高情報取得部４１が計算した全ての地点の標高情報に基づいて特徴量を決定したか否かを確認する（Ｓ４６）。

特徴量決定部４２は、標高情報取得部４１が計算した全ての地点の標高情報に基づいて特徴量を決定していない場合（Ｓ４６においてＮＯ）、再度複数の地点を選択し、特徴量を決定する。標高情報取得部４１が計算した全ての地点の標高情報に基づいて特徴量を決定した場合（Ｓ４６においてＹＥＳ）、標高情報取得部４１は、特徴量決定部４２が特徴量を決定するのに用いた複数の地点の各々よりも車両Ｔから遠い地点を含む別の複数の地点の標高情報を計算する。

［変形例１］
標高情報取得部４１は、道路が存在する地域毎に当該複数の地点の間隔を変更して勾配情報を取得してもよい。或いは、地図ユニット２は、道路が存在する地域毎に当該複数の地点の間隔を変更して勾配情報を標高情報取得部４１に送信してもよい。車両Ｔが走行する地域によっては、平坦な道が長く続く道路もあれば、起伏の激しい道路もある。例えば、区間決定装置１は、車両Ｔが平坦な道が長く続く地域を走行する場合、地図ユニット２から標高情報を取得する地点の間隔を５０ｍにしてもよい。この場合、標高情報取得部４１は、２１地点の標高情報しか取得できなくても、１ｋｍ先の地点までの標高情報を取得できるため、区間決定装置１は等勾配区間を決定しやすくなる。

［変形例２］
判定部４３は、特徴量と比較する所定の範囲を道路が存在する地域毎に変更して区間を決定してもよい。上記のとおり、車両Ｔが走行する地域によっては、平坦な道が長く続く道路もあれば、起伏の激しい道路もある。判定部４３は、車両Ｔが起伏の激しい道路を走行する場合、特徴量と比較する当該所定の範囲を小さい範囲に変更して判定をしてもよい。こうすると、等勾配区間が決定されやすくなり、区間決定装置１が決定した等勾配区間は、実道路との乖離が少ない等勾配区間となる。

［変形例３］
区間決定装置１は、等勾配区間を１つのみならず、複数決めてもよい。上記の説明では、区間決定装置１は、地点Ｐ１から地点Ｐ９までの等勾配区間を１つ決定したが、区間決定装置１は、地点Ｐ９から地点Ｐ２０の標高情報に基づいて、地点Ｐ９から先の等勾配区間を決定してもよい。こうすると、車両Ｔは、始めに決定した等勾配区間よりも車両Ｔの進行方向前方の等勾配区間の情報に基づいて、始めに決定した等勾配区間を走行する際の車両Ｔの制御パラメータを決定することができる。具体的には、車両Ｔが走行中の等勾配区間よりも先の等勾配区間を決定することにより、例えば、当該先の等勾配区間に適したギア段の状態を、現時点で走行中の等勾配区間において前もって実現することが可能となる。

区間決定部４４は、第１の区間を決定する際に特徴量決定部４２が決定した特徴量と、第２の区間を決定する際に特徴量決定部４２が決定した特徴量と、を合算した特徴量が所定の範囲内である場合、第１の区間と第２の区間とを合併した区間を決定してもよい。具体的には、区間決定部４４は、車両Ｔから近い側の等勾配区間の始点Ｐ１と車両Ｔから遠い側の別の等勾配区間の終点（例えば、Ｐ１４）とを両端とする区間を決定してもよい。こうすると、区間決定装置１は、距離が長い等勾配区間を決定することができる。

区間決定部４４は、第１の区間の勾配と第２の区間の勾配との差が所定の範囲内である場合に、第１の区間と第２の区間とを合併した区間を決定してもよい。上記所定の範囲は、例えば、第１の区間と第２の区間とで車両Ｔの制御パラメータを変更せずとも運転者に大きな違和感を覚えさせずにすむ勾配差の値であり、実験により定められる値である。

［本実施形態の区間決定装置１による効果］
以上説明したとおり、区間決定装置１は、複数の地点の標高情報を取得し、複数の地点の標高情報に基づいて道路の勾配情報を示す特徴量を決定する。区間決定装置１は、特徴量が所定の範囲外の場合、等勾配区間を決定する。このようにすると、区間決定装置１は、特徴量が所定の範囲外でない場合、即ち、特徴量決定部４２が決定した特徴量が、勾配が変化していないと判定できる程十分に小さい場合、より長い距離の等勾配区間の決定を試みる。つまり、区間決定装置１は、車両が制御パラメータを頻繁に変更することなく運行される区間を長く設定できる等の効果を奏する。

また、区間決定装置１は、複数の地点のうち車両Ｔの前方にある第１地点と第１地点よりも車両Ｔから遠い第２地点との間を結んで得られる線と、複数の地点のうち第１地点から第２地点に至るまでの複数の地点を順次結んで得られる線と、で囲まれる領域の面積の総和を特徴量として決定する。こうすると、区間決定装置１は、実道路との誤差が所定の範囲内に収まった等勾配区間を設定することができる。

また、区間決定装置１は、線で囲まれる上記領域のうち車両Ｔが走行する道路の下方に位置する領域と上記領域のうち道路の上方に位置する領域との一方を正の面積とし、他方を負の面積として上記領域の面積の総和を特徴量として決定する。このようにすると、区間決定装置１は、車両Ｔが走行する道路が短い距離で上下するような場合、等勾配区間を長く設定できる。

また、区間決定装置１は、始点と終点との距離が所定の距離以下である場合、第２地点を終点とする区間を決定する。このようにすると、区間決定装置１は、所定の距離以上の等勾配区間を設定できる。

また、区間決定装置１は、道路が存在する地域毎に複数の地点の間隔を変更して標高情報を取得する。このようにすると、区間決定装置１は、道路の勾配がなだらかな地域では、長い距離に亘って勾配情報を取得することができる。その結果、区間決定装置１は、長い距離の等勾配区間を設定できる。

また、区間決定装置１は、車両Ｔが走行する道路における複数の地点の標高情報を取得し、上記複数の地点のうち、車両Ｔの進行方向の前方にある第１地点と、第１地点よりも車両Ｔから遠い第２地点と、を含む複数の地点の標高情報に基づいて道路Ｔの勾配情報を示す特徴量を決定する。また、区間決定装置１は、決定した特徴量が所定の範囲外となるまで、特徴量を決定するのに用いた複数の地点の各々よりも車両Ｔから遠い地点を含む別の複数の地点の標高情報を取得する。また、区間決定装置１は、特徴量が所定の範囲外となった場合に、第１地点を始点とし第２地点に隣接する２地点のうち車両Ｔから近い地点を終点とする区間を決定する。こうすると、区間決定装置１は、距離に上限を設けずに等勾配区間を設定することができる。従って、区間決定装置１が積載された車両Ｔは、長い距離に亘って同一の等勾配区間を判別することができ、車両Ｔの制御パラメータを頻繁に変更しなくともよいといった効果を奏する。

＜第２の実施形態＞
第１の実施形態の変形例３において、区間決定装置１が複数の等勾配区間を決定する場合について説明した。第２の実施形態の区間決定装置１は、複数の等勾配区間を決定した後は、１番目に決定した等勾配区間については端点を確定し、２番目以降に決定した等勾配区間については、１番目に決定した等勾配区間を車両Ｔが走行中に再計算して区間を更新する。２番目以降に決定した等勾配区間を更新する際は、区間決定装置１は、区間を更新する時点において車両Ｔが位置する地点から進行方向前方に位置する地点に至るまでの複数の地点の標高情報に基づいて等勾配区間を再計算する。区間決定装置１は、１番目に決定した等勾配区間の終点に到達した時点で、２番目の等勾配区間の端点を確定する。

つまり、第２の実施形態の区間決定装置１は、２番目の等勾配区間を暫定的に決定し、1番目の等勾配区間を走破した時点で、直近に更新した２番目の等勾配区間を次に走行する等勾配区間として確定する。第２の実施形態の区間決定装置１は、２番目以降の等勾配区間を暫定的に決定し更新し続けることによって、走行区間として設定されない２番目以降の等勾配区間の情報を参照して、走行区間として設定される等勾配区間を車両Ｔが走行する際の制御パラメータ（例えば、ギア段）を決定することができる。

図５は、区間決定装置１が、２番目の等勾配区間を決定する処理について説明するための図である。図中点Ｅは、走行区間として設定された１番目の等勾配区間の終点である。また、地点Ｐ１は、車両Ｔが位置する地点であり、地点Ｐ１〜地点Ｐ１２は、車両Ｔが標高情報を取得できる地点である。第１の実施形態の時と同様に、地点Ｐ１〜地点Ｐ１２は、例えば、実際の道路上に２５ｍ間隔で設けられた地点である。

区間決定装置１は、車両Ｔが位置する地点から等間隔で設けられた複数の地点間の勾配情報を地図ユニット２から取得するため、終点Ｅが確定された等勾配区間を車両Ｔが走行し始めると、必ずしも常に終点Ｅの標高情報を計算することができない。従って、区間決定装置１は、等勾配区間の終点Ｅを始点とした複数の地点の標高情報に基づいて特徴量を決定することが常にできるわけではない。そのため、図５に示した例では、区間決定装置１は、終点Ｅから最も近い地点を始点とする複数の地点の特徴量を決定し、２番目の等勾配区間を決定する。

終点Ｅから最も近い地点が地点Ｐ４である場合、終点Ｅが確定した等勾配区間と暫定的に決定する２番目の等勾配区間とには、区間と区間との間に終点Ｅから地点Ｐ４までの空白が生じる。この場合、第２の実施形態の区間決定装置１は、２番目の等勾配区間を、端点が確定した等勾配区間に対して空白が生じないように決定する。

また、終点Ｅから最も近い地点が地点Ｐ３である場合、終点Ｅが確定した等勾配区間と暫定的に決定する２番目の等勾配区間とには、区間と区間との間に地点Ｐ３から終点Ｅまでの重複が生じる。この場合、第２の実施形態の区間決定装置１は、２番目の等勾配区間を、端点が確定した等勾配区間に対して重複が生じないように決定する。

［第２の実施形態の区間決定装置１の構成］
図６は、第２の実施形態の区間決定装置１の構成を示す図である。第２の実施形態の区間決定装置１は、残存距離算出部４５及び基準地点決定部４６を更に有する点で、第１の実施形態の区間決定装置１と異なる。

標高情報取得部４１は、車両Ｔが走行する走行区間が定められた道路における複数の地点の標高情報を計算する。上記複数の地点には、車両Ｔが位置する地点が含まれる。

残存距離算出部４５は、標高情報取得部４１が標高情報を計算した複数の地点のうち車両Ｔが位置する地点と車両Ｔが走行する区間の終点との距離を算出する。車両Ｔが位置する地点と車両Ｔが走行する区間の終点との距離は、設定された等勾配区間の長さ、車両Ｔが等勾配区間を走行しだしてからの経過時間及び車速に基づいて算出する。具体的には、残存距離算出部４５は、設定された等勾配区間の長さから、車両Ｔが等勾配区間を実際に進んだ距離を減算することによって、等勾配区間の残存距離を算出する。

基準地点決定部４６は、残存距離算出部４５が算出した上記距離に基づいて、上記複数の地点のうち上記区間の終点と最も近い地点である基準地点を決定する。具体的には、基準地点決定部４６は、標高情報を取得した地点のうち、車両Ｔが位置する地点からの距離が上記残存距離に最も近い地点を基準地点に決定する。

基準地点決定部４６は、等勾配区間の残存距離を、標高情報を計算する複数の地点の間隔で除算して、端数を四捨五入した値を、基準地点に決定する地点の番数としてもよい。例えば、標高情報取得部４１が、車両Ｔが位置する地点から２５ｍ間隔で標高情報を計算する場合、等勾配区間の残存距離が８０ｍであるならば８０を２５で除算した３．２の端数０．２を四捨五入した値は３なので、車両Ｔの現在位置Ｐ１から３番目の地点Ｐ４を基準地点に決定する。

特徴量決定部４２は、基準地点と、複数の地点のうち基準地点よりも車両Ｔから遠い地点と、を含む複数の地点の標高情報に基づいて勾配情報を示す特徴量を決定する。即ち、特徴量決定部４２は、第１の実施形態において、始点を基準地点に置き換えた場合の特徴量を決定する。

区間決定部４４は、特徴量が所定の範囲外である場合、等勾配区間の終点を始点とし、車両Ｔから遠い地点に隣接する２地点のうち車両Ｔから近い地点を終点とする別の区間を決定する。

このことについて、図５を参照しながら具体的に説明する。例えば、特徴量決定部４２が、基準地点Ｐ４からＰ９に至るまでの複数の地点の標高情報に基づいて特徴量を決定した場合に、特徴量が所定の範囲外となったとする。この場合、区間決定部４４は、地点Ｐ４から地点Ｐ９までの距離に、等勾配区間の終点Ｅから地点Ｐ４までの距離を加算した値を、２番目の等勾配区間として暫定的に決定する。言い換えると、地点Ｐ４から地点Ｐ９までの区間（図５中破線部）に終点Ｅから地点Ｐ４までの区間を追加した区間（図５中実線部）を決定することにより、１番目の等勾配区間と暫定的に決定する２番目の等勾配区間との間に空白が生じないようにしている。

［区間決定装置１が区間を決定する処理のフロー］
図７は、区間決定装置１が区間を決定する処理のフローチャートである。図７のフローチャートでは、標高情報取得部４１が地図ユニット２から複数の地点の標高情報を計算する時点から開始する（Ｓ７１）。標高情報取得部４１が複数の地点の標高情報を計算した後、残存距離算出部４５は、車両Ｔが走行する等勾配区間の残存距離を算出する（Ｓ７２）。続いて、基準地点決定部４６は、複数の地点のうち、等勾配区間の終点と最も近い地点である基準地点を決定する（Ｓ７３）。続いて、特徴量決定部４２は各地点間の勾配を算出する（Ｓ７４）。特徴量決定部４２は、算出した勾配に基づいて、道路の勾配情報を示す特徴量を決定する（Ｓ７５）。判定部４３は、特徴量決定部４２が決定した特徴量が所定の範囲外であるか否かを判定する（Ｓ７６）。

特徴量が所定の範囲外である場合（Ｓ７６においてＹＥＳ）、区間決定部４４は等勾配区間を決定し（Ｓ７７）、処理を終了する。特徴量が所定の範囲外でない場合（Ｓ７６においてＮＯ）、特徴量決定部４２は再度複数の地点を選択し、勾配情報を示す特徴量を決定する。

［本実施形態の区間決定装置１による効果］
以上説明したとおり、第２の実施形態の区間決定装置１は、複数の地点のうち車両Ｔが位置する地点と上記区間の終点との距離を算出し、算出した距離に基づいて、複数の地点のうち区間の終点と最も近い地点である基準地点を決定する。区間決定装置１は、基準地点と、上記複数の地点のうち基準地点よりも車両Ｔから遠い地点と、を含む複数の地点の標高情報に基づいて勾配情報を示す特徴量を決定し、特徴量が所定の範囲外である場合、上記区間の終点を始点とし、車両Ｔから遠い地点に隣接する２地点のうち車両Ｔから近い地点を終点とする別の区間を決定する。こうすることにより、車両Ｔは、設定された等勾配区間を走破し終わった後に前方勾配情報に合わせて、制御パラメータを更新する又は更新しないことによって最適な状態で次の等勾配区間を走行することが可能である。

上記の説明では、区間決定装置１は、２番目の等勾配区間を暫定的に決定し、1番目の等勾配区間を走破した時点で、直近に更新した２番目の等勾配区間を次に走行する等勾配区間として確定するとした。区間決定装置１は、1番目の等勾配区間を走破した時点ではなく、１番目の等勾配区間を走破してから次に勾配情報を取得した際に、再度１番目の等勾配区間を決定してもよい。この場合も、１番目の等勾配区間を走行中に１番目よりも進行方向前方の等勾配区間を暫定的に決定しているため、車両Ｔは、設定された等勾配区間を走破し終わった後に、制御パラメータを更新する又は更新しないことによって最適な状態で次の等勾配区間を走行することが可能である。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

Ｔ・・・車両
１・・・区間決定装置
２・・・地図ユニット
３・・・記憶部
４・・・制御部
４１・・・標高情報取得部
４２・・・特徴量決定部
４３・・・判定部
４４・・・区間決定部
４５・・・残存距離算出部
４６・・・基準地点決定部

Claims (4)

1. 車両が走行する道路における複数の地点の標高情報を取得する標高情報取得部と、
   前記複数の地点のうち、前記車両の進行方向の前方にある第１地点と、前記第１地点よりも更に前方にある第２地点と、を含む複数の地点の前記標高情報に基づいて前記道路の勾配情報を示す特徴量を決定する特徴量決定部と、
   前記特徴量が所定の範囲外の場合、前記第１地点を始点とし、前記第２地点に隣接する２地点のうち前記車両から近い地点を終点とする区間を決定する区間決定部と、
   を備え、
   前記特徴量決定部は、前記複数の地点のうち前記車両の前方にある第１地点と前記第１地点よりも前記車両から遠い第２地点との間を結んで得られる線と、前記複数の地点のうち前記第１地点から前記第２地点に至るまでの複数の地点を順次結んで得られる線と、で囲まれる領域のうち、前記車両が走行する前記道路の下方に位置する領域と前記道路の上方に位置する領域との面積の総和を前記特徴量として決定する、
   区間決定装置。
2. 前記特徴量決定部は、前記領域のうち前記車両が走行する前記道路の下方に位置する領域と前記領域のうち前記道路の上方に位置する領域との一方を正の面積とし、他方を負の面積として計算した前記領域の面積の総和を特徴量として決定する、
   請求項１に記載の区間決定装置。
3. 前記区間決定部は、前記始点と前記終点との距離が所定の距離以下である場合、前記第２地点を終点とする区間を決定する、
   請求項１又は２に記載の区間決定装置。
4. 車両が走行する道路における複数の地点の標高情報を取得するステップと、
   前記複数の地点のうち、前記車両の進行方向の前方にある第１地点と、前記第１地点よりも更に前方にある第２地点と、を含む複数の地点の前記標高情報に基づいて、前記複数の地点のうち前記車両の前方にある第１地点と前記第１地点よりも前記車両から遠い第２地点との間を結ぶ線と、前記複数の地点のうち前記第１地点から前記第２地点に至るまでの複数の地点を順次結んで得られる線とで囲まれる領域のうち、前記車両が走行する前記道路の下方に位置する領域と前記車両が走行する前記道路の上方に位置する領域との面積の総和を前記道路の勾配の特徴量として決定するステップと、
   前記特徴量が所定の範囲外の場合、前記第１地点を始点とし、前記第２地点に隣接する２地点のうち前記車両から近い地点を終点とする区間を決定するステップと、
   をコンピュータが実行する区間決定方法。

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