专利名称：减少燃料消耗和成本的方法
技术领域：
本发明一般涉及一种计算车辆的路线的方法。更特别地，本发明涉及计算使燃料 消耗及其成本最小化的车辆路线的方法。
背景技术：
通常，现有的导航装置在内部存储地图数据，计算起点与目的地之间的最短距离 并发出通向目的地的指示。然而，这种发现路线的方法并不考虑关于当前交通状况的信息，使得即使地图上 示出的距离很短，取决于交通状况也可能会花费比其它路线更长的时间。在这种导航装置中，车辆导航弓I导系统计算路线以弓I导车辆去往驾驶者期望去的 目的地，并考虑车辆的当前位置和驾驶方向来向驾驶者提供驾驶指示，使得可以根据计算 的路线来驱动车辆。一般的车辆导航引导系统根据装置进行分类，而独立于路线搜索和服 务提供以及包括引导信息的时间点。通过路线搜索进行分类的方法可以包括选择路线时的各种信息，例如实时交通信 息，并且尽管假定包括交通信息，但是仍存在长期的信息更新周期，例如地图更新，使得只 接受长期的统计信息。然而，假定一般情况，当与在实时提供信息时可能会产生的临时信息 收集错误相比时，在使用长期统计数据情况下的错误率可能会不同。此外，车辆导航引导系统利用来自交通状况的实时信息或者长期统计数据来预测 行程时间，并适当地实时调节行程时间。同样，车辆导航引导系统的路线搜索计算经过两点和在这两点之间指定的多个点 的路线，并且搜索到的路线是到达目的地的参考路线。因此，计算的路线可能既不是最短的 路线也不是交通流量良好的道路，或者用户也可以对路线具有不同的意见。即，第一路线的 距离，第一路线的最短行程时间或者第一路线的高速公路可能不一定是具有良好的每英里 燃料费的路线。典型地，诸如下述的技术已经得到了应用通过将简单的通过速度映射到基于恒 速行驶的燃料消耗表来计算成本的方法；通过考虑地图信息，但不精确应用燃料消耗因子 来计算成本的方法；以及仅基于地形高度差异来预测燃料消耗的方法。此外，在这些典型技术中，通过分析和应用燃料消耗因子，基于实时交通信息来进 行的实际燃料消耗预测和成本计算是无法做到的。因此，在本领域中仍然需要一种计算使燃料消耗及其成本最小化的路线的方法。在本背景技术部分中公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景技术的理解，因 此其可能包含不形成对本领域普通技术人员而言在该国已知的现有技术的信息。

发明内容
本发明提供了一种计算使燃料消耗及其成本最小化的路线的方法。根据本发明的优选方面，一种计算使燃料消耗及其成本最小化的路线的方法包括通过预测行驶速度的变化，来适当地形成行驶速度剖面(driving speed profile)；以 及通过应用利用行驶速度剖面和交通信息等的燃料消耗成本建模方法，来适当地形成使燃 料消耗及其成本最小化的路线。根据本发明的优选实施例，优选地，燃料消耗成本建模方法包括燃料消耗因子和 燃料消耗要素。在优选实施例中，考虑道路、交通、行驶特征、自由行驶、交通信号灯、收费 站、钢板和未铺路面道路，来适当地确定燃料消耗因子。根据另外的优选实施例，考虑恒速、 加速、减速、停车、在未铺路面道路上的滑行、高度变化和变速区段(shiftsection)的变 化，来适当地确定燃料消耗要素。优选地，在优选实施例中，在形成使燃料消耗最小化的路线和成本的过程中，在利 用变速引起点(shift cause point)作为子节点(sub-node)和子链路(sub-link)而适当 地进行数学建模之后，通过燃料消耗因子对损耗区段(loss section)进行分配并根据行驶 速度，来适当地计算每英里的燃料费(mileage)。优选地，在另外的优选实施例中，子节点是变速点，该变速点确定由于行驶速度限 制因子(诸如交通信号灯、收费站和缓速块)而导致的路线的行驶速度的特征。优选地，子 链路包括相邻子节点之间的路线。路线包括自由行驶区段(free driving section)和受 限行驶区段(restrained driving section)。自由行驶区段是在经过子节点之后可以以子 链路的正常平均速度(Vma)行驶的区域。优选地，受限行驶区段是行驶受到限制或者行驶 模式(driving pattern)由子节点的特征确定的区域。应该理解的是，本文中使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括一般的 机动车辆(诸如包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的客车)、 包括各种艇和船在内的水运工具、飞行器等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合电 动车、氢动力车以及其它代用燃料车(例如从除石油以外的资源中取得的燃料)。如本文中所述，混合动力车是具有两个或更多个动力源的车辆，例如既有汽油动 力又有电动力的车辆。在结合在本说明书中并形成本说明书的一部分的附图以及与附图一起用于通过 举例来解释本发明原理的以下详细说明中，将体现出或更详细地阐述本发明的以上特征和 优点。


现在将参照通过附图示出的本发明的某些示例性实施例来详细描述本发明的上 述及其它特征，其中附图将在下文中仅通过例证的方式给出，并且因此并非对本发明进行 限制，其中图1示出根据本发明的优选实施例的速度剖面；图2示出根据本发明的优选实施例的各燃料消耗因子和各燃料消耗要素的燃料 消耗计算结构；图3示出根据本发明的优选实施例的计算燃料消耗的方法；并且图4是示出根据本发明的优选实施例的计算燃料消耗成本的方法的流程图。应该理解的是，附图不一定要依比例，而是呈现出说明本发明的基本原理的各种 优选特征的稍微简化的表示。本文中公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、方向、位置和形状，将部分地由期望的特定应用和使用环境来确定。附图中各元素的标记100 子节点110:子链路120 ν-线130 :v-点140:自由行驶区段150 受限行驶区段S200 收集各链路/节点信息和交通信息S210 指定变量S220 在子节点的位置没有被指定的情况下以规则间隔布置S230 计算各子链路的速度剖面S240 计算子链路内各ν-线的损耗S250 计算子链路内各燃料消耗因子的燃料消耗的总和S260 计算子链路内各燃料消耗要素的燃料消耗的总和S270 存储各子链路的合计结果S280 是否对链路内所有子链路完成了计算？S^O:对整个链路计算各燃料消耗因子的燃料消耗的总和以及损耗的总和S300 按顺序对各子链路重复处理S310 按顺序对各链路重复处理
具体实施例方式在本文中所述的优选方面中，本发明的特征在于一种计算使燃料消耗最小化的路 线和成本的方法，该方法包括通过预测行驶速度的变化来形成行驶速度剖面；以及通过 应用利用行驶速度剖面和交通信息的燃料消耗成本建模方法，来计算使燃料消耗最小化的 路线和成本。在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。图1示出根据本发明的优选实施例的速度剖面建模(speed profilemodeling)。参照图1，用来限定速度剖面的形状的配置优选地包括子节点100、子链路110、 ν-线(v-line) 120、ν-点(v-point) 130、自由行驶区段140和受限行驶区段150。在某些示例性实施例中，子节点100优选地是指变速点(shiftpoint)，该变速点 通过限制行驶速度的部分(诸如但并不仅限于交通信号灯、收费站和缓速块)来确定先前 路线的行驶速度的特征。在特定的优选实施例中，子节点100确定速度剖面的基本形状。根据本发明另外的实施例，子链路110是指相邻子节点100之间的路线。优选地， 子链路110构成速度剖面的基本单元，并且起始子节点100与结束子节点100之间的区段 被称为子链路110。在另外的优选实施例中，V-线120是速度剖面的元素，并且优选地是指加速、恒速 和减速之一。另外，ν-点130是指ν-线120的连接点。根据另外的优选实施例，自由行驶区段140是指在经过起始子节点100之后可以以相应子链路110的正常平均速度(Vma)行驶的区域。优选地，受限行驶区段150是指行驶受到限制或者行驶模式由子节点100的特征 确定的区域。根据某些优选实施例并且如图2所示，图2示出各燃料消耗因子和各燃料消耗要 素的燃料消耗计算结构。参照图2，例如，考虑例如道路、交通、行驶特征、普通自由行驶、交通信号灯、收费 站、钢板和未铺路面道路等，来确定燃料消耗因子。优选地，通过建模或测量恒速、加速、减速(制动)、停车、在未铺路面道路上的滑 行、高度变化和变速区段的变化等，来适当地指定各ν-线中的燃料消耗要素。在此，根据另外的优选实施例，总燃料消耗是各燃料消耗因子的总和或者各燃料 消耗要素的总和。优选地，每个子链路的燃料消耗与每个子链路的燃料消耗因子的总和或 者每个子链路的燃料消耗要素的总和相同。根据另外的优选实施例并且如图3所示，例如，图3示出根据本发明的计算燃料消 耗的方法。参照图3，例如，燃料消耗优选地包括加速损耗、恒速损耗、减速损耗、停车损耗、高 度变化损耗和未铺路面道路损耗。在优选的示例性实施例中，加速损耗^ja)可以通过以下等式来计算Qa = (1+加 速无效系数+未铺路面标记χ未铺路面道路损耗系数)x行驶距离/Rfuel_dist(0，加 速平均速度)+KkefX (V_point2~2-V_pointH)+Qh。因此，加速无效系数(acceleration inefficiencycoefficient)是加速时由不完全燃烧产生的附加燃料消耗率。根据另外的示例性实施例，恒速损耗(Qm)可以通过以下等式来计算Qm = (1+非 恒速损耗系数+未铺路面标记X未铺路面道路损耗系数)X f {行驶距离/Rfuel_dist(0， V)}+Qh。因此，非恒速损耗系数是在正常行驶状态下由不均勻的环境状况产生的临时加速 和减速导致的燃料损耗。根据另外的优选示例性实施例，减速损耗0W)可以通过以下等式来计算Qd =行 驶时间XQzero_throt (减速平均速度)。优选地，在某些示例性实施例中，停车损耗Ois)可以通过以下等式来计算Qs = 停车时间 XQzero_throt(0)。优选地，在另外的示例性实施例中，高度变化损耗(Qh)可以通过以下等式来计 算Qh = KpefX (Pnodd-Pnodel)，并且未铺路面道路损耗(Qpl，Qp2)可以通过以下等式 来计算Qpl =未铺路面道路损耗系数X行驶距离/Rfueldist (0，加速平均速度)和Qp2 =未铺路面道路损耗系数X / {行驶距离/Rfuel_dist(0，V)}。此时，计算高度变化损耗 (Qh)和未铺路面道路损耗(Qpl，Qp》的方法被附加到加速损耗Oia)和恒速损耗(Qm)上， 而没有附加到减速损耗0W)和停车损耗Ois)上。根据另外的优选实施例并且如图4所示，例如，图4是示出计算燃料消耗成本的方 法的流程图。参照图4，例如，适当地收集各链路/节点信息和交通信息(S200)。优选地，用于 各链路的输入数据处理包括适当地输入来自地图数据的链路和节点属性数据，输入无人监 视摄像机的数据，或者适当地输入来自TEPG的实时交通信息。
优选地，在收集各链路/节点信息和交通信息之后，指定变量(S210)。因此，变量 产生地图常量、车辆信息常量和速度剖面常量。优选地，在指定变量之后，在子节点的位置没有被指定的情况下，将节点的位置适 当地调节成以规则间隔定位(S220)。根据本发明另外的优选实施例，在子节点的位置没有被指定的情况下，在将节点 的位置调节成以规则间隔定位之后，计算各子链路的速度剖面，并适当地计算子链路内 ν-线的损耗(S230)。在另外的优选实施例中，适当地计算子链路内各燃料消耗因子的燃料消耗和各燃 料消耗要素的燃料消耗的总和(SMO)。优选地，适当地产生各ν-线的燃料消耗要素的组值 (class value)，并且也适当地产生加速值、恒速值、减速值和停车值。在另外的优选实施例中，在计算各燃料消耗因子的燃料消耗和各燃料消耗要素的 燃料消耗的总和之后，适当地存储各子链路的合计结果(S250至S270)。此后，适当地确定 对链路内所有子链路进行的计算是否被完成(S^O)。优选地，根据另外的优选实施例，在适当地完成对链路内所有子链路进行的计算 之后，对整个链路适当地计算各燃料消耗因子的燃料消耗的总和以及损耗的总和(S^K))。 然而，如果没有完成对链路内各子链路进行的计算，则再次执行重新计算各子链路的速度 剖面的处理(S300)。因此，在另外的示例性实施例中，在对整个链路计算各燃料消耗因子的燃料消耗 的总和以及损耗的总和之后，为每个链路重复上述处理(S310)。如本文中所述，本发明通过预测各链路中行驶速度的变化来计算加速、恒速、减速 和停车的直接行驶速度剖面，并利用交通信息等来适当地建立燃料消耗模型，从而提供一 种搜索使燃料消耗最小化的路线的方法和计算燃料消耗的技术。对本领域技术人员而言明显的是，可以在本发明中做出各种改型和变型而不脱离 本发明的精神或范围。因此，本发明应该覆盖其改型和变型，只要它们落在所附权利要求及 其等价形式的范围内。
权利要求
1.一种计算使燃料消耗最小化的路线和成本的方法，该方法包括通过预测行驶速度的变化，来形成行驶速度剖面；以及通过应用利用所述行驶速度剖面和交通信息的燃料消耗成本建模方法，来计算使燃料 消耗最小化的路线和成本。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述燃料消耗成本建模方法包括燃料消耗因子和燃 料消耗要素。
3.如权利要求2所述的方法，其中利用选自以下参数所组成的组的一个或多个参数来 确定所述燃料消耗因子道路，交通，行驶特征，自由行驶，交通信号灯，收费站，钢板和未铺 路面道路。
4.如权利要求2所述的方法，其中利用选自以下参数所组成的组的一个或多个参数来 确定所述燃料消耗要素恒速，加速，减速，停车，在未铺路面道路上的滑行，高度变化，和变 速区段的变化。
5.如权利要求1所述的方法，其中，在形成使燃料消耗最小化的路线和成本的过程中， 在利用变速引起点作为子节点和子链路而进行数学建模之后，通过燃料消耗因子对损耗区 段进行分配并根据行驶速度，来计算每英里的燃料费。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述子节点是变速点，并且其中，所述变速点确定由 于行驶速度限制因子而导致的路线的行驶速度的特征。
7.如权利要求5所述的方法，其中所述子链路包括相邻子节点之间的路线。
8.如权利要求5所述的方法，其中所述路线包括自由行驶区段和受限行驶区段。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述自由行驶区段是在经过子节点之后能够以子链 路的正常平均速度(Vma)行驶的区域。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述受限行驶区段是行驶受到限制或者行驶模式 由子节点的特征确定的区域。
全文摘要
本发明的特征在于一种计算使燃料消耗及其成本最小化的路线的方法。在优选实施例中，该方法包括通过预测行驶速度的变化，来形成行驶速度剖面；以及通过应用利用行驶速度剖面和交通信息等的燃料消耗成本建模方法，来形成使燃料消耗及其成本最小化的路线。
文档编号G01C21/34GK102052926SQ201010207348
公开日2011年5月11日 申请日期2010年6月18日 优先权日2009年11月2日
发明者金大植 申请人:现代自动车株式会社, 起亚自动车株式会社