TW201037278A - Method for creating speed profiles for digital maps - Google Patents

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201037278 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 圖類型，且 訊補充一數 置或任何啟 本發明係關於顯示道路或路線資訊的數位地 更具體而言係關於一種用縱向速度數據圖表資 位地圖的方法以及一種連同其而使用的導航裝 用GNSS之單元。 此專利文獻之揭示内容的-部分包含受著作權保護的材 料三由於著作權以專利及商標局專利槽案或記錄發表，所 以者作權所有衫反對任何人對該專利文件或該專利揭示 内备進仃複製’但是在其他方面無論如何保留所有著作 權。 【先前技術】 舉例而言，如圖1中之10所大體展示之導航裝置的個人 ;航裝置利用與來自Gps或其他資料串流之精確定位資料 的數位地圖。這些裝置10亦被研發用於尋求導航協助 的通勤客、嘗試最小化運輸成本的商務以及許多其他應 用此等導航系統之效率固有地依賴於以數位地圖及相關 特徵以及屬性貢料之形式而提供給導航系統的資訊之精確 度及完f度。同樣地，此等導航系統之效率亦依賴於導航 裝置之貫％冑實世界位置與該數位地圖之一對應部分的 精確及快速匹配。_般而言，—導航系統1G包含—顯示器 螢幕12或圖形使用者介面，顯示器螢幕12或圖形使用者介 面將銜逼路網描繪成__系列線段，包含__大體沿著各個 街道或路線之中心 而延伸的中心線 如圖1所例示。然後 145903.doc 201037278 旅行者可靠近或相對於該中心線而被大體定位於該數位地 圖上。此等啟用GPS之個人導航裝置（例如由美國内華達州 T〇mTom(www.tomt〇m.c〇m)製造的導航裝置）亦可被組態成 • #固定間隔記錄其位置的探測H。此等探測資料點包括一 彳列不連續位置，該等不連續位置係於一天中之一特定時 間依例如一秒之間隔予以記錄。其他適合裝置可用於產生 探測資料點，包含手持裝置、行動電話、PDA及類似物。 0 舉例而。’ A知的係從低成本定位系統、手持裝置及啟 用GPS之行動電話獲取探測資料輸入。按固定間隔產生節 點或探測位置的探測資料可經由無線傳輸而被傳輸至一收 集服務或者其他地圖製作或資料分析服務、經由網際網路 上載而被傳遞或者以其它方式被收集用於分析。透過此技 術’可推斷道路幾何、特徵及屬纟，且可辨明交通流量型 様及狀態'。圖2為-反映在若干天期間從加拿大渥太華之 市中心區域之一鬧區收集之原始探測資料的代表實例。基 〇 ☆此原始探測資料，即使-未經訓練的眼睛亦可辨明道路 幾：。展示於圖2中的各個資料點包含關於該資料點被記 錄當天之特定時間的資訊。因此，雖然⑸只展示位置資 - 才斗’被兄錄之該資料亦提供各個位置的一時間戮記。此 t 4，各個單獨的探測器產生可被料分析行驶速度、加速 度、停車及類似物的一跡線。 傳、’先的路程女排方法使用沿著若干道路段而存在的最大 速又限制以6十算行駛時間估算，然而實際上速度限制資訊 並不精確，此係因為在-天中的不同時間並不能始終達到 145903.doc 201037278 這些速度。藉由密集處理此探測資料以建立對於各道路段 (即，對於該數位地圖内之各道路區段）之當天的不同時槽 或時刻之平均交通速度而導出速度數據圖表…舉例而 言’見TomTom IQ RoutesTM產品。舉例而言參考圖斗， 其展示在以3G分鐘增量之數個不同時間範圍對於―特定道 路段（AB)導出的數個速度數據圖表。 該1Q RoutesTM產品使用匿名探測資料以發現駕驶速度中 的貝際型様一般而言，IQ R()uteS2前的路程計算在其之 計算中使用0.85%的最大速度限制，相比之下，iq尺贈以 使用在該等道路上實際駕欲的速度。（或者，彳自道路分 類導出能的速隸，例如#不能取得法定速度限制 時）。將此資料應用到-數據圖表模型且全天以時間範圍 (例如5刀知增1 )識別道路速度之型様。將肖等速度數據圖 表應用到該等道路段，使用歷史f料增建-精確速度圖 像將此等速度數據圖表全部加入至内建於儲存在該導航 裝置ίο内之地圖的既有…R()utes資料以使其對於優質路 程安排及行.㈣間估算更加精確且有用。因此，速度數據 圖表代表從探測資訊導出的沿著相同道路段及方向行敬的 運載工具之—連續或半連續之平均速度分佈。速度數據圖 表反映每個k間間隔每個道路段的速度變化，但在速度數 據圖表不描述沿著—接駁道路或道路段之長度之速度變化 的意義上而言速度數據圖表並非被縱向分佈。 雖然故些先前技術之速度數據圖表技術非常有用，但其 、、不提供對在任何特定道路段上行駛之最有效速度的任何 145903.doc 201037278 心不，甚至不提供對—運載工具横越—特定道路段 方式(例如加速速率或減速速率)的任何指示。/、 熟知的係以頻繁的啟動-停止類型 。， 智蚰& .W # 乍U及激烈加速-減速 駕駛的運載工具非常耗費能源。相反，將-運載工呈唯持 於:：定速度，特別係如果該速度在廣為接 ：’、、 之最佳運载工具速度附近，以及緩和加速-減速係-種卿更

G Ο 的“。在真實世界，在特定彎道、車道縮減 或車道擴展、父通控制以及除瞬時交通容量之外的1他， 響父通速度的方法方面，一個道路段與下一個道路段 極大的不同。基於這些原因，通常不可能藉由以一衫速 度駕駛-運载工具而實現最佳的運載工具效率。 由於先前技術並不指示駕敬於任何料道路段的最有效 速度以及加速速率減速速率，因此缺少關於可沿著任何 特定道路段或道職段而存在之㈣交㈣量狀 資訊。 a用 因此理想的係查明行駛於任何特定道路 方式，例如速度及可行加速速率·減速速率。利用2 =，可為用-位置判定及/或具導航能力裝置操作的駕敬 員提供即時的具能源效率駕駛指示，該資訊考量到任何特 定道路段的獨特特徵。此外，對行駛於-特定道路段之最 有效方式的瞭解將能對沿著該道路段之交通流量狀況進行 精確的即時評鑑。 【發明内容】 本發明提供一種基於交通流量暢順狀況建立有用於各種 145903.doc 201037278 交通模型化應用之縱向分佈速度資料的方法。利用沿著一 道路段的交通流量暢順狀況而識別—最佳時間範圍，例如 具有良好之光線狀況的清晨。在該最佳時間範圍期間記錄 及根據例如車道或運載工具類型而被選擇的探測資料被收 集並且…、後用於在統计上導出在該最佳時間範圍期間在 沿著道路段之若干位置的縱向分佈速度。或者，可㈣並 收集代表-道路段及方向之最快探測的探測資料，而不識 別一特定最佳時間範圍。然後，使該等縱向分佈速度相關 聯於該道路段並彳线存於—獨立㈣料庫巾或被加入至— 現存的數位地圖中作為料層。㈣縱向分佈速度代表 真實的交通暢順駕駿狀況，任何運載卫具之瞬時行敬速度 可與該等交通暢順駕驶狀況比較以用於各種交通模型化應 用。 在本㈣的—項實施例中’―運載工具之瞬時行驶速度 .、孩位置的縱向分佈速度之比較使得可以發佈即時具能源 效率行駛指示。在本發明的另一項實施例中，比較一個或 夕個運載工具的瞬時行馼速度與該縱向分佈速度，以便評 鑑沿著一道路段的交通流量效率。 根據本發明的另一項態樣，其中描述一種基於從所選探 測資料導出之交通暢順狀況而產生道路交通流量效率估算 的方法。一數位地圖具有至少一個縱向延伸的道路段。自 橫越該道路段的複數個探測器收集探測資料，各個探測器 逐漸形成一各自探測跡線，該探測跡線包括於一天之一特 疋時間s己錄的—序列不連續探測位置。運用交通流量暢順 145903.doc 201037278 狀況來識別-最佳時間範圍。在該最佳 ==選擇，並且然後被用於在統計上導出= :、曰_期間在沿著該道路段之若干位置的縱向分佈速 ΐ選…道路段及方向之最快探測的探測資料可 ^ ,'、，而不識別一特定的最佳時間範圍。使該等 縱向/刀佈速度相關聯於該道路段。—運載工具以一瞬時速 ❹ Ο 度行馱於該道路段，同時在該運載工具在其位置之瞬時速 度以及相關聯的縱向分佈速度之間作出一比較以導出一速 度差:然後’可直接基於所導出的速度差而分類該道路段 之當如流量效率程度。 本發明建立於諸如使用於TomT〇m IQ Routes中之平均速 度數據圖表的習知技術之上，以便提供對在沿著任何特定 道路段之長度的任何點行駛於該道路段的最有效速度之一 扎不，連同一對具能源效率速度變化可被實行之實際方式 的指示。這可藉由處理探測跡線日誌資料之一子集而完 成該子集在交通容量在傳統上較低的時期收集或者被觀 =以代表最高速度資料集。對於各個資料子集，參考地圖 資料、該特定的道路段或其集合，建置變化的速度數據圖 表’即、縱向分佈速度。㈣多個探測之此等資料並將該等 資料平均化而提供一特定道路段的一原始道路設計速度限 制（RRDSL)。該RRDSL考量到真實道路幾何、特徵或防礙 以穩疋速度行駛的其他狀況。該rrdsL可受限於法定速 度限制資料或一人工臨限值，以便對於各個道路段提供駕 駛速度之一混合的最大可允許及最佳詳細變化（LRRDSL卜 145903.doc 201037278 该RRDSL及/或LRRDSL可被修改以透過該等縱向分佈速度 之變化使轉變平滑化，以及藉此導出一最佳縱向速度數據 圖表（OLSP)。該RRDSL及/或LRRDSL及/或OLSP可整合至 一現存的數位地圖資料庫中或與該資料庫組合以便傳輸至 PND或具有操作於纟中之導航軟體並能使用附加數據圖表 資料的其他具備導航能力之設備或系統。此外，亦可利用 探測處理之統計資訊（例如標準偏差）及其它可能的細節而 增建該數位地圖。本發明之該等方法亦可應用於發生於非 現場（off-b罐d)或經由網頁而被檢㈣地圖繪製及/或路程 安排服務’例如被網際網路用戶使用的地圖繪製及路程安 排網站。 【實施方式】 參考圖式’其中在該等圖式中相似的元件待號指示相似 或對應的部件，本發明係關於位置讀取裝置、導航系統、 具有GNSS(全球導航衛星系統）之adas系統以及被導航系 統使用的數位地圖。因此本發明可應用於所有類型的導航 系統、位置讀取裝置及啟用GNSS之單元，包含但不限於 八有導航軟體之手持裝置、pDA、行動電話以及作為可移 除或内建裝置而操作的運載工具搭載導航系統。本發明可 被實施於可在市場購得之任何類型的標準導航系統中、地 圖繪製及導航網站/飼服器以及可在未來被研發的適當系 統上’只要其與具能源效率路程規劃相關。 該具導航能力裝置一般包含一電腦可讀媒體，該媒體具 有己錄於，、上的導航軟體。與該裝置相關聯之—微處理器 145903.doc 201037278 可經程式化以臨時地匹配該導航裝置與一數位地圖内之— 特定道路段，且然後評鍟該臨時匹配是否可靠。如果不可 靠，該系、統可依賴其他技術以判定該纟導航能力裝置之位 - 置，諸如（例如）輔助慣性引導系統。此等慣性引導系統亦 可包含其他特徵，諸如一 dmi(距離量測儀器），該 紅由個或夕個車輪之旋轉圈數而量測該運載工具之行駛 距離的里程計之形式。可利用經配置以量測旋轉加速度之 ◎ 陀螺單兀利用經配置以量測平移加速度之適合加速度計 來實施慣性量測單元（IMU)。在該導航裝置中的處理器可 被進一步連接至一寬頻資訊接收器、-數位通信網路及/ 或一蜂巢網路。 -種連同根據本發明之導航裝置提供之類型的微處理器 可包括-執行算數運算的處理器。一處理器通常被連接至 複數個記憶體元件，包含一硬碟、唯讀記憶體、電可捧除 可程式化唯讀記憶體以及隨機存取記憶體。然而，並非需 〇 f所有這些記憶體類型。該處理器―般被連接至用於使一 使用者輸入指令、資料式翻4 σ 貝計次颁似物之呈一鍵盤、觸控螢幕及/ 或語音轉換器形式之一特徵。 - s亥處理Is可進一步藉由一搞火认认 適虽的輸入/輸出裝置經由一 .無線連接而被連接至—通信網路，例如公共㈣電話網 路、、一區域網路、—廣域網路、網際網路或類似物。在此 模式中，該處理器可經配置以倕一 .更作為一傳輸器經由該網路 一其他通信裝置通信。如此 該具導航能力裝置可傳輸其 座標、資料及時間戳記至一適告 k田的收集服務及/或一交通 145903.doc -11· 201037278 服務中心。 如則述已知可藉由保持一值定、最佳運载工具速度達 到^良的燃料效率。就經驗法則而言，此值定運載工二速 又可為大約45 mph_£ 6G mph，然而該範圍可隨運載工具類 =同而變化’同時亦被環境狀況、道路地形以及類似 路：：·進—步已知’各種道路特性(諸如急轉脊、減速 、道擴張/合併、交通控制及其他特徵）可影響以一 恆定^度沿著—特定段安全行駛之能力。出於此原因，本 提ί、將、、、α α該導航軟體應用程式而被使用的新式詳細 也圖内各，以便提供最佳的具能源效率之駕敬速度推薦。 根據圖3所概述的步驟，可從所收集的探測資料導出一 ^始道路設計速度限制（RRDSL)。關於判定—狀觀，第 :步驟為識別交通流量暢順(不擁塞)發生期間的時間範 :-旦已知此交通暢順時間範圍’集束該時間範圍的探 測貪料，且_統計地分析該探測資料以導出在沿著該接 驳道路（亦即該道路段）每一點處之速度。作為對選擇一最 :時間範圍的替代，可分析該探測資料以識別較高探測速 度而不管該時間範圍。對於每—道路段（或者實際上與實 =一樣多的路段）執行導出在沿著該接駁道路之每點的速 度之此程序。可使該RRDSL#關聯於其各自道路段作為一 屬性1此方式，制該RRDSL屬性擴增該數位地圖。此 夕一，反映該探測資料沿著該道路元素的平均化或縱向統計 貢讯的-屬性⑽如料差）可被加人至該數位地圖。 該RRDSL代表在未觀測到交通堵塞的—方向中在沿著一 I45903.doc -12- 201037278 道路段之任何位置的縱向可變（運載工具）速度。各道路段 之RRDSL係取自觀測到交通流量暢順狀況的__時間範圍的 探測=貝料，或取自擁有最高速度的探測資料而不管該時間 ' 範圍。對於許多道路段，交通暢順狀況將發生於最小數量 之運載工具行駛於該等道路的清晨時分。因此，在最少交 通擁塞時取得之一速度數據圖表（類似於從T〇mT〇m叫

Routes™產品獲取的速度數據圖表）可稍微相似於一給定道 ❹ 路段的RRDSL，但該I(5 R〇utesTM速度數據圖表將為該整個 道路單-平均速度，而該RRDSL 一般將具有沿著該 道路段之長度的速度變化。 因此，該RRDSL為沿著一道路接駁道路之特定位置的特 性並展現實際上限制肖等運載工具以更快速度行驶的所有 效果。由於該資訊係從運載工具探測導出並反映真實行 駛，因此可有時超過法定速度限制。當以一種連續或半連 續之方式沿著-道路而表示該狀狐時，可將其稱為一未 〇 受干擾速度，當行駛時，該未受干擾速度主要受該道路段 之實體屬性（例如其幾何）及公告之速度限制（若有的話）的 影響。因此該RRDSL可被分類為一道路段之一屬性·，其不 ' 隨一天中的時間而變化。僅當道路建設發生變化或改變道 路設備或探測統計發生變化時，預期該RRDSL發生變化。 作為一屬性，可考慮此概念之將來應用，其中（例如）在已 知天氣/地面狀況情況下，可採用該儲存RRDSL2一百分 率。因為探測資料内容及解析度改良係可用，所以可在該 RRDSL中表不車道及/或運載工具類別相依性。舉例而 145903.doc -13- 201037278 言’利用充分的資料内容，該RRDSL可反映諸如左車道之 較高速度限制或商用運載工具之較低速度限制等的管制狀 況。亦即，該RRDSL可視情況而取決於特定的運載工具類 型，或對運載工具類別更一般化（例如二輪摩托車、重型 卡車、輕型商用車輛或客運車輛）。該rrDSL對於進階駕 驶協助（ADAS)及其他駕駛控制目的尤其有用。 因此，該RRDSL係導出自被選擇及過濾的探測資料，該 探測資料係於交通流量處於或接近於其在一特定道路段之 最低值（即，交通暢順狀況）或交通流量已展現最高速度之 時間段期間予以收集。該RRDSL 16為基於沿著—道路段 之位置的縱向數據圖表以及基於行駛之方向數據圖表的: 個函數（即，f(P，d))。如果想考量到諸如建設、道路設備 之變化及類似物的較長階段之變化，亦可將該rrdsl Μ 視為-基於時間間隔之數據圖表以及_車道特定數據 之一函數（即 f(p，d，t，1))。 圖4展示以連續的3〇分鐘時間範圍從一特定行駛方向之 一假定道路段（AB)之探測資料（類似於圖3之資料）導出的 不例丨生縱向速度數據圖表（LSp)。與例如產品 所得出的傳統速度數據圖表不同’這些數據圖表代表從^ 測資訊導出之沿著相同道路段及方向駕駛之運載工具的縱 向（亦即，在該道路中心線之方向上）變化平均速度分佈。 此等LSP描述在—特定時間範圍沿著—接驳道路或道路段 之長度的速度變化。對於與交通流量暢順狀況相符的^ 範圍，該LSP將等效於該RRDSL 16。—旦從所收集之探測 145903.doc •14- 201037278 資料中導出LSP，使該等LSP相關聯於各自道路段並被儲 存於-獨立資料庫或作為一資料層加入至一現存的數位地 圖。 - ®5為描繪連續道路段AB、BC、·_. I】的-樣本圖表。各 個道路段具有作為—屬性而被記錄於該數位地圖中的一法 疋速度限制。此等速度限制係由出現在30、50及75 km/h 處之粗、水平線表示。虛線16代表相同道路段（AB、 0 C…叩的RRDSL，其已經藉由集束在一最佳時間範圍 (例如0200至〇230)期間記錄之探測資料且然後平均化該等 結果而形成。該RRDSL 16速度中的變化可歸因於與各個 道路段相關聯的特徵、幾何以及屬性’如沿著該圖式之上 邊緣所建議。展示諸如良好實體能見度（例如視線中無障 礙物或物件）及自單一行車道至雙行車道之道路擴張之特 徵而導致產生該RRDSL 16速度之速度增加，而諸如減速 路脊轉贊及超速照相機標Ί志之特徵而使該rrdsL 16 〇 速度下降，在許多情況下低於該法定速度限制。該RRDSL 16甚至可在—單一道路段情況内變化，其在該數位地圖内 係與特定道路段相關聯且使其對以—互動方式使用該數位 • 地圖之具導航能力之裝置可用。如前文所建議，本發明之 • 貫施例藉由考慮動態環境情形（例如損壞的路面狀況或 惡劣天氣）且計算該RRDSL之一分率而導出之一目標駕駛 速度。 該RRDSL 16可以各種方式歸屬於其在一數位地圖資料 庫内之相關聯道路段。舉例而言，可將一 RRDSL 16表示 145903.doc -15- 201037278 且错存為距離之一函數之一參數曲線，或可能表示且儲存 為-组離散最佳速度（在其等之間線性内插），或高於及低 於-法定速度限制/人工臨限值之正規化變化（百分率）。熟 悉數位地圖資料庫建構以及實施領域的技術者將容易理解 此等及可能其他適合技術如何在一地圖資料庫内展示且健 存 — RRDSL 16。此外，各種平均值可被儲存於—數位地 圖中’並被提供用於不同類型的運載工具。在多車道路段 (例如雙行車道）之情況下，此等數據圖表之變化亦可相依 於車道”匕外，纟示舰酿16之統計信號(例如以一標 準差之形式）之一子屬性亦可儲存在該地圖内。作為一平 均值’或者作為沿著該道路元素之一縱向變化表示。 、一旦在已經判定該R R D S L ! 6且然後與_數位地圖内之 道路段相關聯之後，操作—具導航能力裝置之—駕驶者能 夠不停地比較其當前速度（自當前時間之連續GPS座標導 出或視情況自運載工具搭載感測器資料導出）與應肌Μ 所表示之特定道路段之去為 产 又干擾速度。倘若存在惡劣天 氣、環境或路面狀況，則使用該RRDSL 16之一百分率， f取代成比例於降級的駕馼狀況之實際導出之速度。然後 該導航農置以聲音、視覺及/或觸覺形式提供連續指示或 建議給該駕駛者’使得該駕驶員可改變其駕駛速度以匹配 或更相似於沿著該運載卫具當前正在行駛的該道路段之目 標速度。結果，該駕驶員可預期以最真實的可行方式最佳 化使:燃料’因為交通暢順狀況（基於其而導出該rr·⑹ 表不取接近考量到道路幾何及影響駕歇速度之其他現實世 145903.doc • 16 - 201037278 界因素之實際考慮之穩定速度操作。此不僅減少運載工具 之操作成本’而且減少（排放到）大氣的運載工具廢氣，並 可藉由減小駕駛員之緊張及疲勞而改良駕駛員之舒適度。 - 在更進階系統中’包含部分自動化或接管駕敎任務之所謂 的ADAS應用，該導航裝置甚至可在使當前速度與該等 RRDSL 16速度一致中發揮積極作用。因此，為實現較高 的能源節約’如果裝載該導航裝置之運載工具的當前、瞬 〇 時速度超出該RRDSL 16目標速度達一些臨限值，則該導 航裝置將啟動感官信號（例如聲音、視覺及/或觸覺）。舉例 而言，可建置一±5 km/h的臨限值或一百分比（例如1〇%)。 如圖5所示，可預見的是，在許多現實生活情形中，該 RRDSL 16將有時超過一特定道路段之張貼法定速度限 制。因此，可行、實際上較佳的係，每當該1^〇乩“超 過沿著該特定道路段之任意點處所建立的速度限制時使 該RRDSL 16之目標速度減小到法定速度限制。因此，如 O ®6所示，可在目標速度上升超過當地法定速度限制之各 點處給該等目標速度定上限，從而產生一所謂的法定原始 道路設計速度限制（LRRDSL)17。然而，應瞭解的是：在此 ' Θ合中使用術吾之「法^」並不排除符合當地速度法規之 彳的原因而對該等RRDSL速度的策略性限制。舉例而言， j-些管轄區域中的道路段可不設任何速度上限。舉例而 s ’此為有時沿著德國高速公路區段之情況。將本發明之 原理應用於此等未受限制之道路段可導致一種具有極大範 圍的探測速度分佈，例如，介於刚kph及200 k沖之間的 145903.doc 201037278 真實速度。在此等情況下，可建議強加慮及燃料經濟統計 之一人工最大臨限值。因此，舉例而言，在沒有法定速度 限制的道路段中，可建置一人工最大臨限值i iO kph，且 可使用該臨限值以在該LRRDSL 17超過該人工臨限值之處 限制該LRRDSL 17。

可藉由參考圖6所示之RRDSL 16及LRRDSL 解’目標速度有時可能發生急劇變化。急遽目標速度增大 舄要大的加速度，而急遽目標速度減小需要極大的減速 度。為改良該目標速度中急遽變化之間的能源效率，可引 入一最佳縱向速度數據圖表（OLSP)18。圖7之流程圖描述 導出^OLSP 18的兩種替代方法。在一種方法中，基於各 種運載工具類型或類別之動能模擬而導出該〇Lsp ! 8。在 此情況下，該OLSP 18係簡單地歸屬於在該數位地圖令之 各自道路段。或者，可基於對於該運载工具特定之資料動 態（亦即：即時）計算該〇LSp 18。不管所使用之方 該〇LSP屬性18指示的該目標速度隨後被用作與#前運載 工具速度進行比較的標準。如圖所示，一選擇性步驟「動 態即時參數或係數（例如：天氣' 路面或能見度）」可被饋 达至步驟「導航裝置或運載工具搭載駕敬員輔助系統以監 控當前速度並與當前位置之前之道路段的0LSP相比較观 中。此增強的即時OLSP 18亦可被應用至RRDSL _ L咖SL 17。該動態參數可㈣為—絕龍異速度，或者 :相對速度微分(即一百分率)或被分類/編索引(例如 向）至該〇LSP18(或該RRDSL_LRRDSL17)的速度。此 145903.doc •18- 201037278 動態參數可被提供至該導般裝置1G，使得㈣統可相對於 由該〇LSP 18(或該RRDSL 16或咖觀17)指示的交通暢 順目標速度而計算將即時動態狀況考慮在内的導航及駕敬 引導指示。此外，識別該參數變化之原因（擁塞、部分道 路/車道封閉、道路施工、路面狀況、能見度、天氣、事 件及事故等）的資訊可被提供至該導航裝置10。

理想上’從在當前位置之前面道路段上進行該比較，使 得可發出-合適感官信號（例如視覺、聲音、觸覺等），該 駕駛者考慮該信號且適時利用運載卫具之運動做出反應之 意義上而言，該比較係主動。圖8展示疊加一〇Lsp Η之圖 6之圖表。如同該RRDSL 16，該〇Lsp 18亦為基於沿著一 道路段之位置的縱向數據圖表及基於行駛之方向之一函數 (即f(P，d))。該0LSP 18亦可為運載工具類別（客運車、公 共汽車/卡車、二輪摩托車）之—函數，且較佳但並非必須 的係，亦為法規相依性之一函數（如同該1^111)乩17)。除 歸因於最小加速度而具效率以外，最小化在該道路段之能 源耗費亦反映在較高之道路級別上接近該法定速度限制的 一速度。事實上，運載工具製造商通常最佳化其等運載工 具之動力傳動系統使得在其等之最高速度之8 5至9 5 %之間 具有最高效率，其幾乎總是反映該區域中的法定速度或速 度限制。簡言之，當未接近交又路口時，考慮該勵儿16 或該LRRDSL 17並最小化加速/減速次數但保持接近該 RRDSL16(sLRRDSL17)，該qLSP 18為沿著相同道路及方 向行駛之運載工具之一連續或半連續平均化速度分佈。再 145903.doc -19· 201037278 者，出現在該OLSP中之術語「縱向」係指沿著一道路軸 線之此資訊之（半）連續描述。該RRDSL 16表示最大平均速 度數據圖表。使用該RRDSL 16，或更確切地說使用修整 版本之LRRDSL 17，可藉由研究該系統中涉及之能源變化 計算該OLSP 18。 計算該OLSP 1 8重視使加速度變化儘量小之需要與保持 一流暢數據圖表同時保持該運載工具在一速度區域（製造 商對於該區域最佳化運載工具之動力傳動系統之功能）内 之需要之間的差異。熟悉此項技術者將瞭解各種自該 LRRDSL 17(或自該RRDSL 16(若更佳））導出該OLSP 18之 各種方法。關於導出最佳加速度及減速度策略，在目前先 進技術中存在一些可適用於此目的之模型。在一種方法 中’對加速度值設定界限。舉例而詈，請參閱描述於 http://soIiton.ae.gatech.edu/people/ptsiotra/Papers/acc05b.pdf 的給定加速限制之最佳速度數據圖表產生。在另一種方法 中，可建構數學模型以預測機動運載工具沿著道路的能源 成本。將運載工具特性及一特定縱向速度數據圖表饋送給 此等模型。使預測燃料成本以及排放值相關聯於該等能源 估算模型。模型化實例包含PAMVEC、ARFC0M及ARTEMIS。 關於該 PAMVEC模型的細節可在 http://www.itee.uq.edu.au/ ~serl/_pamvec/PhD_Thesis_AGS_Chap3.pdf找到。關於ARFC0M 模型的細節可在http://www.transportlinks.org/traiisport_links/ filearea/pubIications/l_773_PA3639.pdf找到。關於ARTEMIS模 型的細節可在 http://www.epa.gov/ttn/chief/conference/eil8/ 145903.doc -20- 201037278 session6/andre.pdf找至ij 〇 Ο Ο 圖9中的陰影區域表示由該〇LSp 18相對於該rrdsl μ 而最佳化的能源差異。藉由觀察該〇LSP 18而非該廳儿Μ 所節約之能源係成比例於可用之能源節約節約節約。根據 該OLSP 18駕驶的個別運載工具將使用較少燃料。根據基 於該OLSP 18(或利用—動態參數而增強之—〇Lsp 之推 薦而駕駛之運載工具行為將影響周圍交通。因此，該 OLSP 18將不僅影響實際上使用該資訊的運載工具，亦對 周圍交通具有一明顯且有益之次級影響。 因此’如圖10所示’利用—種由本發明所實現之具導航 能力裝置10而操作的-駕駛員可連續比較其當前駕驶速度 及目標速度，該目標速度由特定道路段及/或即將到來之 道路段的屬性16、17、18之任—者或—組合表示。因此可 於一實際位置量測一差異速度或以百分比表示的速度差。 然後導航裝置以聲音、視覺及/或觸覺形式向駕駛員提供 連續的指示或建議’使得該駕駿員可改變其駕驶速度以匹 配或更相似於沿著該運载卫具當前正在行駛的該道路段之 目標速度’即減小該差異速度。在—種特徵化該三 屬性16、17、18之間之差異的方式中，該RRDSL 16可視 為尤有用於安全校準，該LRRDSL 17亦為如此但進_ 從相關商務邏輯’同時使用該〇Lsp 18將重點置於能源效 率上。應被提醒的，這些屬性16、17、18之任一者 > 依於運載工具，即，運載工具類型、級別等的一函數料目 該等屬性16、17、18之任一者（但或許尤其係該0Lsp 145903.doc 21 201037278 ⑻可被㈣提供m源效率路程安排，該路程 允终-更具能源效率的路程被計算、被提供至一 且根據一些諸如最快或最短路程的其他準則而被該^ 於路程安排㈣，可基於一被指派的計數而處理 _性16、17及/或18’以保持追蹤超過—臨限值的 及減速之讀。然後此計討被指派至—道路段…、 安排演算法可優選具有較高速度之道路段並 R順㈣LRR脱17。在—更高層級上1路用 演算法可藉由參考該〇LSPl8而識別具有總體最小能源損 耗的道路段鏈而操作。這些道路段鏈可被識別為有效率通 道:此外’該等屬性16、17、18之任—者藉由供應一參考 ，说而提供以瞬時效能指示項以便建議駕駛員，其中可對 δ亥參考信號進行即時比較。 此外’建置屬性16、17、18並在—數位地圖中使這些屬 杜與該等道路段相關聯的本發明方法亦可被用於評鑑在各 種：路段上的交通流量效率。根據展示於_中的應用， 隨者一運載工具行駛於各種道路段而量測差異速度。此資 訊可被用於評鑑一特定道路段流暢或擁塞（即有效率或無 效率）。依據於被使用之屬性16、17或18，可特徵化該: 率（或許由擁塞、路面狀況、阻塞（車道減少）、能見度限制 等所引起）。亦可判定特定效率等級或級別。假使該差異 速又大即备則速度大程度偏離該RRDSL 16、LRRDSL 17或OLSP 18提供的目標速度，這可反映提供一種類似擁 塞效應的一道路段，在該道路段上可能存在比正常狀況 145903 .d〇c -22、 201037278 (或較差的路面、糟糕的能見度等）更多的交通。可藉由來 自其他來源的基於位置之交通及/或天氣資訊而被增強此 等評鑑。因此，® 11展種藉由-遠端交通巾心進行交 通流量評鑑的方案，在該交通中心中探測資料來自即時連 接之裝置、具有速度資訊之位置資訊以及可用於即時導出 速度資訊的高解析度位置資訊。

如圖12所更詳細地展示，此交通流量效率評鑑可被一用 於路程安排目的的導航裝置1〇接收、及/或、經由例如一 s連接、，里由—局域設施專用短範圍通信接收器而被 傳送至—交通服務巾心，或者被直接或間接地傳送至一例 如行驶：第一運载工具之後的第二運載工具。較佳的係其 與其他資訊融合以識㈣效率下降之性質或原因（例如天 氣、能見度、道路施工）。可透過此—應用而增強有益的 道路施工處理能力，否則歸因於在道路施工期間非主動的 設備’利用先前技術之系統難以完成道路施工處理能力。 :在適當的共用協定下與其他裝置10之使用者共用此等細 或時該等細#亦可能有用。此共用資訊本身或連同被提 供至地圖供應商、指示某些道路段應被更新或修改的更新 請求或提議而被傳送。因此，第一運載工具(即，產生新 k測跡線的運載卫具）將其對「效率」等級的評鑑傳送至 任何適當啟用接收之裝置，該接收裝置可為—交通服務中 心、經由車輛對車輛通信的一第二運載工具以及/或傳送 至、二其他關庄實體。第一運載工具傳送其「效率評鑑」 及/或簡單地傳送介於沿著提及之道路段的當前速度以及 145903.doc -23· 201037278 最佳速度之間的RRDSL/LRRDSL/OLSP速度差或百分比。 在直接車輛對車輛通信的情況下，該接收方轉而可評鑑該 擁塞程度以及其是否可應用至第二運載工具之駕駛方向。 換言之’該資訊接收方可從其他運載工具彙總差異速度曰 誌並轉譯為交通流量狀況資訊。此外，可從其他來源接收 天氣、路面、道路施工及其它擁塞資訊，以增強效率評 鑑。 在一些情況下，有利的係將導出之縱向速度數據圖表 (LSP)作為用於評鑑交通擁塞程序的因數，如圖丨丨及丨之所 示。同樣地，相依於時間的LSP資料亦可有用於駕駛控制 目的（見圖10)。舉例而言，LSP可影響在與被觀察之學校 交叉路口或繁忙時刻交通型樣相關聯的特定縱向位置處之 目標速度之一可預測的下降。 全球的新重點在於降低排放以及能源消耗。本發明解決 這些技術問題方式係··藉由選擇或計算最經濟路程而降低 在兩個位置之間之一路程上的能源損耗；及藉由提供即時 駕駛指示以使一駕駛員能實現最佳的可行經濟性及允許具 效率且安全的最佳即時平衡。於此内容背景下必須解決的 重要真實世界可變因素不僅包含一道路段之長度及—特定 道路段之平均速度’而是亦包含從該道路段之—端到達另 一端所耗費之時間、停車標狀數量、道路坡度曲線以及 其他靜態及/或動態態樣。理想上更恆定的速度降提供最 亡效率的燃料經濟性或路程。本發明基於靜態資訊及動態 貝況（例:父通資訊）而解決—彙總的方案而非不分開的路 145903.doc ~ 24 - 201037278 T安排。因此’本發贿決提供具效㈣程安排及駕敬指 導所需的資料。駕驶支援解決駕敬員對一運载工具之控制 及其對燃料經濟性的影響。當然，這解決與其他交通互動 運載卫具的動態行為。被導航裝置提供至駕駛員的感 冑信號可包含選擇-巡航速度、對行駛於前之運載工且的 影響該駕敬員作出不超車之決定的安全距離、適應性駕敬 特點及類似物。 〇 本發明之意旨在於減少及平滑化急遽加速、減速及停車 之次數，以便有益於能源消耗以及最佳化且影響交通流 量。此外’預期將藉由最小化急遽加速及降低停車次量= 而成比例地改良駕驶員舒適度。這可藉由導出一具能源效 率的OLSP 18而實現，〇Lsp 18描述沿著一道路段的—實 際具能源效率速度分佈。較佳但並非必須的係，具能源效 率之OLSP 1 8為各個道路段導出並被縱向或線性分佈。或 者’可為此目的而集束一道路段群組或集合。在任何情況 〇 下，可為一特定的行駛方向建立一 RRDSL· 16、LRRDSL 17 及/或OLSP 18。可藉由整合該等Lsp而及時地在一特定瞬 間進-步最佳化這些屬性。由於輸入資料有關於歷史資 . # ’因此這被反映於該等屬性16、17及財。可藉由諸如 交通擁塞、道路臨時施工、天氣狀況、路面狀況之即時資 訊及它來自感測器之其資訊（路面特性）補增此資訊，以獲 得一適應性系統，例如藉由加上亦從歷U料導出之Γ RRDSL百分比。 展示於4等圖式中以及被描述的該等步驟展示被導出之 145903.doc -25· 201037278 速度數據圖表資訊可被用 斗全㈣^ 佳化交通流量、導航及路程 4旦以及提供進階駕駛員輔 相、 各種方式。前述發明根據 相關的法律仏準而被福诚， 因此該描述在本質上為示例性 而非限制性。對所揭示之眚 之貫把例的改變及修改對於技術熟 練者而言顯*易見且在本發明之範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1為一種根據本發明 — 之實施例的可攜式導航系統之 一例示圖’該系統包含一用於 Λ 用於顯不地圖貧料資訊的顯示器 勞幕並包含· 一電腦可讀媒體，咕BA a 貝輝艘’該媒體具有一記錄於其上的 導航軟體； 圖2為反映從加拿大渥太華之市中心區域之一鬧區收集 的橫向及縱向位置（即相對於道路中心線）之原始探測資料 之一實例； 圖3為一描繪從探測資料導出一原始道路設計速度限制 (RRDSL)及/或-法^原始道路設計速度限制（lrrdsl)連 同從捸測資料建置縱向速度數據圖表（LSp)的流程圖； 圖4為一展示在不同的時間範圍，在此示例中以3〇分鐘 增量，為一示例性道路段（AB)及一特定行駛方向導出的縱 向速度數據圖表（LSP)之圖表； 圖5為一代表為數個連續道路段（ab-u)貼出之速度限制 連同該等相同道路段之RRDSL(16)的圖表； 圖6為圖5中之圖表’但亦展示該等相同道路段（ab_ij)的 LRRDSL(17)； 圖7為一描述從該RRDSL或LRRDSL為一特定行駛方向 145903.doc -26- 201037278 導出一最佳縱向速度數據圖表（OLSP)的流程圖； 圖8為圖6中的圖表，但亦展示該等相同道路段（AB-IJ)之 0LSP ； 圖9為一道路段AB之簡化縱向速度圖表，其展示RRDSL 及OLSP兩者，且由該0LSP代表的能源節約被展示為該等 曲線之間之一能源差； 圖10為一描述一種辅助一駕駛員觀察RRDSL、LRRDSL 或OLSP之方法的流程圖； 圖11為一描述一種藉由比較當前速度及該RRDSL或 LRRDSL之間之差異而評鑑一道路段之擁塞程度之方法的 流程圖；及 圖12為一展示建立交通資訊及源自推導之合作應用程式 以及該RRDSL或LRRDSL之使用之間之關係的簡化流程 圖。 【主要元件符號說明】 10 導航裝置 12 顯示器螢幕 16 原始道路設計速度限制（RRDSL) 17 法定原始道路設計速度限制（LRRDSL) 18 最佳縱向速度數據圖表（OLSP) 145903.doc -27·

Claims (1)

1. 201037278 七、申請專利範圍： 1'—種基於交通流量暢順狀況而建立有用於各種交通模型 應用之縱向分佈速度資料（丨6、π、18)的方法，該方法 包括如下步驟： 以運栽工具交通流量形式，從橫越一道路段之複數個 棟測器收集及選擇代表最快行駛時間的探測資料，各個 板測器形成一各自探測跡線，該探測跡線包括一序列不 連續時間戳記探測位置； 從該探測資料在統計上導出在沿著該道路段之若干位 置的縱向分佈速度（16、17、18); 使該等縱向分佈速度（16、17、18)相關聯於該道路 段；及 將該等縱向分佈速度（16、17、18)儲存於一數位媒體 中以表示—真實的交通暢順駕駛狀況，可對照該駕駛狀 況比較一運載工具之瞬時行駛速度。 〇 2·如請求们的方法’其進—步包含提供具有對應於該道 路奴之至少一個接駁道路的一數位地圖之步驟丨且儲存 該等縱向分佈速度（16、17、18)的步驟包含利用含有= . 等被儲存之縱向分佈速度（16、丨7、18)的1料層^ 該數位地圖。 曰通 3.如：求項“戈2的方法’其進一步包含藉由利用至少—個 預疋臨限值限制該等縱向分佈速度而一 路設計速度限制（LRRDSL·，17)的步驟。、足原始道 如請求項3的方法’其中建立-法定原始道路設計速度 145903.doc 201037278 限制（LRRDSL，17)的步驟包含： 將邊道路段之被建置的 速度限制用作該預定臨限值。 5.如請求項1或2的方法，其包含藉 田十α轉變在該等縱向 分佈速度之變化之間的加速速率 疋丰及減速速率節約而建立 一最佳縱向速度數據圖表（〇LSp 18)並精此最大化能源 節約的步驟。 6. 如請求項5的方法，其中建立— ULSP(18)的步驟包含： 在一運載工具搭載應用中即時建立該〇Lsp。 7. 如請求項丨或2的方法，其進一步包含： 提供橫越該道路段的—運載工具； 在該運載工具中攜帶一位置讀取裝置〇〇)，該位置讀 取裝置（10)經組態以確認其相對於該道路段的瞬時縱向 位置以及速度； 操作該位置讀取裝置（10)以便比較其瞬時速度與該等 縱向分佈速度（16、17、18);及 在該運載工具之瞬時速度超過該相關聯之縱向分佈速 度（16、17 ' 18)達一預定值時產生一感官信號。 8·如凊求項7的方法，其中產生一感官信號的該步驟包含 以下動作之至少一者：在一顯示器螢幕（12)上產生—影 像’產生一可聽聲音；及產生一觸覺回饋。 9·如清求項1或2的方法，其進一步包含基於至少一個動態 即時參數而調整該等縱向分佈速度（16、17、18)。 1〇·如叫求項1或2的方法，其進一歩包含基於至少一個運载 工具特定參數而調整該等縱向分佈速度（16、17、18)。 145903.doc 201037278 11 ·如請求項1或2的方法，其進一步包含在一多車道道路段 中針對各個車道儲存獨有的縱向分佈速度（丨6、I?、 18)。 12. —種基於探測導出資料產生道路交通效率估算的方法， 該方法包括以下步驟： « 從橫越一道路段的複數個探測器中收集並選擇代表最 快行駛時間的探測資料，各個探測器形成一各自探測跡 0 線，該探測跡線包括一序列不連續時間戳記探測位置； 從沿著該道路段之若干位置的該探測資料在統計上導 出可變縱向分佈速度（16、17、18); 在一數位媒體中使該等縱向分佈速度（16、17、18)相 關聯於該道路段； 提供以一瞬時速度行駛於該道路段的—運載工具； 比較該運載工具之瞬時速度與該相關聯的縱向分佈速 度〇6、17、18)以導出一速度差；及 〇 直接基於忒所導出的速度差而將該道路段之該當前擁 塞程度分類。 13.如請求項12的方法’其包含在該比較步驟之前將該瞬時 速度傳送至一遠端服務中心的步驟。 ⑷如請求項咖中任一項的方法’其進—步包含將該道 路段之該當前擁塞程度傳送至一遠端接收裝置。 15. 如請求項14的方法’其中該接收裝置為經由車輛對車輛 通化而接收該當前擁塞程度的一第二運栽工具。 16. 如凊未項14的方法，其中該接收裝置為-交通服務中 145903.doc 201037278 17. 如請求項12或13的太、+ 甘士 > ^ 97方法，其中在一數位媒體中使該等縱 向刀佈速度（16、17、〗8)相關聯於該道路段的步驟包 含：提供一數位地圖，該數位地圖具有表示於該數位地 圖中的至少一個縱向延伸道路段；以及將該等縱向分佈 速度（16、17、18)作為一資料層儲存於該數位地圖中。 145903.doc