專(zhuān)利名稱:估算與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種估算用于路段的與推進(jìn)相關(guān)的車(chē)輛的操作參數(shù)的方法,以及一種車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)中的計(jì)算路線的方法。本發(fā)明還涉及導(dǎo)航系統(tǒng),如,便攜式導(dǎo)航系統(tǒng)或安裝在儀表板上的導(dǎo)航系統(tǒng)。
背景技術(shù):
在車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)中,從起始點(diǎn)到目的地的路線的確定常常是使駕駛距離或駕駛時(shí)間最小化。然而,隨著能源成本的增加和對(duì)環(huán)境的考慮,更加需要的是使用能量高效路線。為了計(jì)算這樣的路線,需要對(duì)路線的各個(gè)路段預(yù)測(cè)能量消耗量。傳統(tǒng)的導(dǎo)航系統(tǒng)要么不能對(duì)給定路段預(yù)測(cè)能量消耗量,要么做出的預(yù)測(cè)相當(dāng)不準(zhǔn)確。
為給定路線預(yù)測(cè)燃料消耗量的問(wèn)題之一在于,燃料消耗量是與具體車(chē)輛相關(guān)的。不同品牌和型號(hào)的車(chē)輛的平均燃料消耗量之間的差異很大。甚至對(duì)于同一型號(hào),對(duì)于不同的發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型、不同的輪胎、不同的車(chē)輛配件等,燃料消耗量也是不同的。駕駛者的駕駛風(fēng)格和環(huán)境條件,如,車(chē)輛所行駛的道路的類(lèi)型,也會(huì)導(dǎo)致燃料消耗量的進(jìn)一步不同。
因此,目前在車(chē)輛的導(dǎo)航系統(tǒng)中進(jìn)行燃料消耗量的預(yù)測(cè)是不切實(shí)際的?,F(xiàn)有一些用于車(chē)輛的復(fù)雜模型,但是它們使用大量固定的、與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)??赡懿皇撬蓄?lèi)型的車(chē)輛的這些參數(shù)都是可獲得的,并且車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)的提供商可能無(wú)法獲得這些參數(shù)。由于它們的復(fù)雜性和參數(shù)空間太大,這樣的模型無(wú)法用在便攜式或安裝在儀表板上的導(dǎo)航系統(tǒng)中。進(jìn)一步,如果在另一車(chē)輛中使用導(dǎo)航系統(tǒng),該系統(tǒng)做出的預(yù)測(cè)將不再有效。因此,在傳統(tǒng)導(dǎo)航系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)具有充分高的精度的能量高效路線的確定是不可能的。
因此,需要能夠估算用于路段的與推進(jìn)相關(guān)的車(chē)輛的操作參數(shù)(如,燃料或能量消耗量,或CO2排放量)的改善的方法,以及能夠執(zhí)行這種估算的車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)。還希望在不需要大量與具體車(chē)輛固定相關(guān)的參數(shù)并且不需要大量處理時(shí)間和功率的情況下能夠高效地完成這種估算。進(jìn)一步,該估算應(yīng)該是彈性的以便考慮情況的變化,如,車(chē)輛或車(chē)輛的駕駛者改變。
發(fā)明內(nèi)容
獨(dú)立權(quán)利要求的特征滿足了上述需要。在從屬權(quán)利要求中,描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面,提供了一種估算用于路段的車(chē)輛的與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的方法。該方法包括以下步驟基于為該路段而設(shè)的信息,至少估算用于該路段的車(chē)輛的第一操作參數(shù);以及基于上述的第一操作參數(shù)來(lái)估算用于該路段的與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù),該估算考慮至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)通過(guò)以下步驟來(lái)確定當(dāng)車(chē)輛在運(yùn)行時(shí)獲取用于至少兩個(gè)車(chē)輛操作參數(shù)的駕駛數(shù)據(jù);提供至少兩個(gè)車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)之間的預(yù)定的關(guān)系,該關(guān)系考慮至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù);以及根據(jù)用于至少兩個(gè)車(chē)輛操作參數(shù)的駕駛數(shù)據(jù)和上述的關(guān)系來(lái)確定至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。
至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)可以是車(chē)輛的特有屬性,并且相應(yīng)地考慮該與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)可以得到用于路段的與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的精確的估算。因?yàn)榕c具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)是基于在車(chē)輛運(yùn)行的過(guò)程中獲取的數(shù)據(jù)來(lái)確定的,所以可以不需要與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)的先驗(yàn)信息。因此,與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的估算是非常靈活的,執(zhí)行該方法的系統(tǒng)可以在不同的車(chē)輛中使用,并且仍然能夠精確預(yù)測(cè)與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)。因?yàn)轭A(yù)定的關(guān)系可以僅包括有限數(shù)量的與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù),而這些參數(shù)可以在行駛過(guò)程中來(lái)確定,所以不需要那種復(fù)雜的需要大量參數(shù)設(shè)置的模型。
與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)可以是,例如,燃料消耗量、能量消耗量和二氧化碳(CO2)排放量中的至少一個(gè)。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例,將用于路段的該第一操作參數(shù)估算為時(shí)間或距離的函數(shù),該函數(shù)值在路段上是可變的。通過(guò)不僅僅考慮該第一操作參數(shù)的平均值,可以顯著提高估算與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的精度。作為例子,與同樣長(zhǎng)度的車(chē)輛可以在上面以恒速駕駛的路段相比,需要車(chē)輛有很多加速階段和減速階段的路段將導(dǎo)致更大的燃料消耗量。
第一操作參數(shù)可以是估算的用于路段的車(chē)輛速度和估算的用于路段的車(chē)輛加速度,或描述車(chē)輛運(yùn)動(dòng)/狀態(tài)的任何其它參數(shù)中的至少一個(gè)。應(yīng)當(dāng)清楚,加速度可以是負(fù)的,并且因此也可以包括減速度。
為路段而設(shè)的信息可以包括路段類(lèi)型、路段等級(jí)、路段最大允許速度、為路段類(lèi)型確定的平均速度、用于路段的目標(biāo)速度、用于路段的形式參數(shù)、路段的傾斜度和路段的當(dāng)前交通信息中的至少一個(gè)。使用路段的這些類(lèi)型的信息中的一個(gè)或其組合的優(yōu)點(diǎn)在于,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的第一操作參數(shù)的更精確估算。
第一操作參數(shù)的估算可以進(jìn)一步基于為車(chē)輛的駕駛者確定的駕駛行為。甚至對(duì)于有不同駕駛行為的駕駛者,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)第一操作參數(shù)的精確估算,并進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的精確估算。
可以為復(fù)數(shù)個(gè)車(chē)輛子系統(tǒng)模型中的每一個(gè)提供預(yù)定車(chē)輛操作參數(shù)之間的預(yù)定關(guān)系?;谏鲜鲫P(guān)系,可以為每個(gè)子系統(tǒng)模型確定至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù),考慮所確定的與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)來(lái)估算與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)。劃分成子系統(tǒng)可以允許使用車(chē)輛操作參數(shù)之間的簡(jiǎn)化的關(guān)系,獲取駕駛數(shù)據(jù)用于車(chē)輛的操作參數(shù),并且可以進(jìn)一步提高與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的估算精度。因此,可以導(dǎo)致需要很少處理能力的更高效的計(jì)算,同時(shí)提供增強(qiáng)的估算。
作為例子,該車(chē)輛子系統(tǒng)模型可以包括用于車(chē)輪與發(fā)動(dòng)機(jī)耦合的模型、用于加檔/減檔中的打滑(slippage)的模型、用于所需的車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的模型和用于空轉(zhuǎn)的模型中的至少一個(gè)。
可以從包括速度、加速度、制動(dòng)壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、使用檔位、燃料消耗量、燃料箱的裝載量和駕駛狀態(tài)的組中選擇至少兩個(gè)車(chē)輛操作參數(shù),為其獲取駕駛數(shù)據(jù)。通過(guò)為這些操作參數(shù)中的兩個(gè)或更多個(gè)獲取駕駛數(shù)據(jù),可以在不需要與具體車(chē)輛相關(guān)的的先驗(yàn)知識(shí)的情況下,精確地確定至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。
作為例子,可以從提供用于操作參數(shù)的傳感器信息的車(chē)輛的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中獲取駕駛數(shù)據(jù),用于至少兩個(gè)車(chē)輛操作參數(shù)中的至少一個(gè)。例如,可以從車(chē)輛的控制器局域網(wǎng)(CAN)中來(lái)獲取。
至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)可以與從包括傳動(dòng)比、滾動(dòng)阻力系數(shù)(cR)、空氣動(dòng)力阻力系數(shù)(cL)、加速阻力系數(shù)(cB)、制動(dòng)阻力系數(shù)、減速的制動(dòng)部分、離合器操作速度系數(shù)、空轉(zhuǎn)時(shí)的燃料消耗量、空轉(zhuǎn)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)效率的組中選擇的至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的特性成比例。通過(guò)使用這些與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)中的一個(gè)或其組合,可以實(shí)現(xiàn)與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的精確估算。進(jìn)一步,可以根據(jù)在車(chē)輛運(yùn)行時(shí)獲取的駕駛數(shù)據(jù),“在線地”確定這些與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。
該方法還可包括在為至少兩個(gè)車(chē)輛操作參數(shù)獲取的駕駛數(shù)據(jù)中識(shí)別不同的駕駛階段,其中對(duì)于每一個(gè)駕駛階段,可以確定至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。例如,每一個(gè)識(shí)別的駕駛階段可以與一組與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)相關(guān)聯(lián),該與具體車(chē)輛相關(guān)聯(lián)的參數(shù)是根據(jù)各自的駕駛數(shù)據(jù)確定的。每一組可以包括一個(gè)或更多個(gè)預(yù)定的與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù),其中相同的參數(shù)可以出現(xiàn)在不同的組里,并且其中,參數(shù)通常是各個(gè)駕駛階段所特有的。當(dāng)估算與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)時(shí),可以考慮為所識(shí)別的駕駛階段而確定的與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)??梢栽诓豢紤]所確定的駕駛階段的情況下,將這些與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)用于與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的估算。在這種情況下,駕駛階段之間的區(qū)別可以只在估算與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)時(shí)產(chǎn)生,而不在估算與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)時(shí)產(chǎn)生。
在其它的實(shí)施例中,可以只使用一些與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)或者可以根據(jù)為上述的第一操作參數(shù)識(shí)別的駕駛階段來(lái)使用這些參數(shù)。作為例子,與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的估算可以包括為用于路段的第一操作參數(shù)的函數(shù)的過(guò)程來(lái)識(shí)別不同的駕駛階段。然后可以根據(jù)各個(gè)駕駛階段來(lái)選擇為估算與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)所考慮的至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。例如,對(duì)于所識(shí)別的各個(gè)駕駛階段,可以分別估算與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)。這樣,對(duì)于每一個(gè)駕駛階段,可以使用合適的關(guān)系和一個(gè)或更多相應(yīng)的與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù),這可以提高與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的確定精度。應(yīng)當(dāng)清楚,也可以對(duì)于不同的駕駛階段考慮相同的與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。
作為例子,可以識(shí)別的駕駛階段包括空轉(zhuǎn)階段、加速階段、恒速駕駛階段、平坦駕駛階段、減速駕駛階段和使用剎車(chē)駕駛階段。應(yīng)當(dāng)清楚,在用于一個(gè)路段的駕駛數(shù)據(jù)中,可以只識(shí)別一個(gè)駕駛階段,也可以識(shí)別復(fù)數(shù)個(gè)駕駛階段。因?yàn)椴煌呐c具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)對(duì)于不同的駕駛階段來(lái)說(shuō)可能是決定性的,可以在估算過(guò)程中通過(guò)識(shí)別不同的階段來(lái)更加精確地估算與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)。
作為例子,至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)可以包括傳動(dòng)比,傳動(dòng)比是通過(guò)對(duì)于每個(gè)可用檔位在預(yù)定駕駛距離上獲取代表車(chē)輛速度和車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的駕駛數(shù)據(jù)來(lái)確定的。然后,可以使用預(yù)定關(guān)系和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法根據(jù)所獲取的每個(gè)檔位的駕駛數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算傳動(dòng)比。
作為另外的例子,至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)可以包括滾動(dòng)和阻力參數(shù)以及空氣動(dòng)力阻力參數(shù),這兩個(gè)參數(shù)可以通過(guò)當(dāng)車(chē)輛的加速度在預(yù)定閾值之下時(shí)在預(yù)定行駛距離上獲取代表車(chē)輛速度的駕駛數(shù)據(jù)和代表車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的駕駛數(shù)據(jù)來(lái)確定。可以使用預(yù)定的關(guān)系和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法根據(jù)所獲取的駕駛數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算滾動(dòng)和阻力參數(shù)以及空氣動(dòng)力阻力參數(shù)。
根據(jù)另一個(gè)例子,至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)可以進(jìn)一步包括加速阻力(cB)參數(shù)??梢愿鶕?jù)所獲取的速度來(lái)進(jìn)一步獲取或確定代表車(chē)輛加速度的駕駛數(shù)據(jù)。然后,可以根據(jù)所獲取的駕駛數(shù)據(jù)并使用預(yù)定的關(guān)系、所確定的滾動(dòng)阻力參數(shù)和空氣動(dòng)力阻力參數(shù)以及統(tǒng)計(jì)學(xué)方法來(lái)確定加速阻力參數(shù)。更進(jìn)一步,至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)可以包括制動(dòng)阻力參數(shù)。這樣則可以獲取代表車(chē)輛剎車(chē)的制動(dòng)壓力的駕駛數(shù)據(jù)。然后,可以根據(jù)所獲取的駕駛數(shù)據(jù)并使用預(yù)定的關(guān)系、所確定的滾動(dòng)阻力參數(shù)和空氣動(dòng)力阻力參數(shù)、所確定的加速阻力參數(shù)以及統(tǒng)計(jì)學(xué)方法來(lái)確定該制動(dòng)阻力參數(shù)。
根據(jù)又一個(gè)例子,至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)可以包括與車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)的效率成比例的效率參數(shù),通過(guò)獲取代表車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩、車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和在預(yù)定行駛距離上車(chē)輛的燃料消耗量的駕駛數(shù)據(jù)來(lái)確定該效率參數(shù)??梢愿鶕?jù)所獲取的駕駛數(shù)據(jù)并使用預(yù)定的關(guān)系和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法來(lái)計(jì)算該效率參數(shù)。應(yīng)當(dāng)清楚,發(fā)動(dòng)機(jī)可以是內(nèi)燃機(jī)、電機(jī)或其它任何一種用來(lái)推進(jìn)車(chē)輛或產(chǎn)生用于推進(jìn)車(chē)輛的能量的其它類(lèi)型的引擎或它們的組合。
可以使用統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)估算程序或參數(shù)優(yōu)化程序,如,最小均方法,來(lái)確定至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。這種方法能夠以相對(duì)較少的計(jì)算工作量來(lái)處理大量的所獲取的駕駛數(shù)據(jù),并且可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)的精確確定,即使駕駛數(shù)據(jù)是相當(dāng)分散的。
只是作為例子,與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的估算可以包括基于第一操作參數(shù)、至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)中的第一個(gè)和相應(yīng)的關(guān)系來(lái)為路段估算車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。可以基于第一操作參數(shù),至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)中的至少第二個(gè)和相應(yīng)的關(guān)系來(lái)為路段估算車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。然后,可以根據(jù)估算的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、估算的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)中的至少第三個(gè)和相應(yīng)的關(guān)系來(lái)為路段估算與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)。這樣,可以實(shí)現(xiàn)與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的簡(jiǎn)化的但仍然精確的估算。
在另一個(gè)實(shí)施例中,第一操作參數(shù)是車(chē)輛速度,并且與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的估算包括以下步驟基于為路段估算的速度、至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)和相應(yīng)的關(guān)系為路段估算車(chē)輛駕駛阻力的總和的步驟,以及根據(jù)所估算的速度、所估算的駕駛阻力、至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)中的至少第二個(gè)和相應(yīng)的關(guān)系為路段估算與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的步驟。
該方法可進(jìn)一步包括將對(duì)應(yīng)于所估算的與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的成本值分配給路段或分配給路段等級(jí)或路段類(lèi)型。該成本值可用于進(jìn)一步的路線計(jì)算。可以計(jì)算包括復(fù)數(shù)個(gè)路段的路線,例如可以計(jì)算使相應(yīng)的所分配的成本值最小的路線。因此,可以獲得能量或燃料的高效路線或具有最小的CO2排放量的路線,從而降低車(chē)輛的運(yùn)行成本并減少對(duì)環(huán)境的污染。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面,提供了一種車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)中的計(jì)算路線的方法。該方法包括以下步驟從導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中取出路段,路段與對(duì)應(yīng)于根據(jù)上述方法中的一種而確定的與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的成本值相關(guān)聯(lián),該成本值與單獨(dú)的路段或路段的不同類(lèi)型或等級(jí)相關(guān)聯(lián)。進(jìn)一步,考慮對(duì)應(yīng)于與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的成本值,確定從起始點(diǎn)到目的地的路線。例如,可以將成本值分配給不同的道路等級(jí),如,免費(fèi)高速公路、高速公路、農(nóng)村公路、城市公路等,這種分配也可以進(jìn)一步區(qū)分道路部分性質(zhì),如,不同形態(tài)因數(shù)的路段,或路段上的高度變化,或者甚至可以將成本值分配給單獨(dú)的路段。當(dāng)對(duì)某些道路類(lèi)型或等級(jí)進(jìn)行分配時(shí),導(dǎo)航系統(tǒng)的存儲(chǔ)器和處理能力的需求可以一直很低,將成本值分配給單獨(dú)的路段將產(chǎn)生改進(jìn)的并且更精確的高效路線的確定。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面,提供了一種車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)中的路線計(jì)算方法。該方法包括以下步驟接收預(yù)定路段的當(dāng)前交通信息,根據(jù)上述方法中的一種估算用于預(yù)定路段的與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù),該估算考慮當(dāng)前交通信息,以及考慮對(duì)應(yīng)于為預(yù)定路段估算的與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的成本來(lái)確定到達(dá)目的地的路線。使用這樣的方法,即使交通繁忙或交通情況經(jīng)常發(fā)生改變,也可以按照,例如,在能量或燃料消耗量或CO2排放量條件來(lái)確定最高效的路線。這樣,可以考慮在不同交通情況下用于路段的燃料消耗量的改變。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面,提供了一種用于車(chē)輛的導(dǎo)航系統(tǒng)。該導(dǎo)航系統(tǒng)包括接口單元和處理單元,接口單元為車(chē)輛傳感器系統(tǒng)提供接口,處理單元適用于通過(guò)基于為路段而設(shè)的信息為路段估算車(chē)輛的至少第一操作參數(shù),和基于第一操作參數(shù)為路線估算與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù),來(lái)為路段估算車(chē)輛的與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù),該估算考慮至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。該處理單元還適用于通過(guò)以下操作來(lái)確定至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)當(dāng)車(chē)輛在運(yùn)行時(shí),通過(guò)接口單元獲取用于至少兩個(gè)車(chē)輛操作參數(shù)的駕駛數(shù)據(jù),提供至少兩個(gè)車(chē)輛操作參數(shù)之間的預(yù)定關(guān)系,該預(yù)定關(guān)系考慮至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù),以及根據(jù)駕駛數(shù)據(jù)確定用于至少兩個(gè)車(chē)輛操作參數(shù)和關(guān)系的至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。使用這樣的導(dǎo)航系統(tǒng),將實(shí)現(xiàn)與上文指出的類(lèi)似的優(yōu)勢(shì)。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例,導(dǎo)航系統(tǒng)還包括適用于存儲(chǔ)由處理單元確定的至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)可以進(jìn)一步適用于存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于所確定的與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的成本值,該與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)與路段或路段的類(lèi)型或等級(jí)相關(guān)聯(lián)。存儲(chǔ)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于,當(dāng)帶有新路段的新地圖數(shù)據(jù)變得可用時(shí),可以基于與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)來(lái)為新地圖數(shù)據(jù)估算與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)。存儲(chǔ)與相應(yīng)的路段或路段類(lèi)型或路段等級(jí)相關(guān)聯(lián)的成本值的優(yōu)點(diǎn)在于,可以將這些成本值取出以用于高效成本路線計(jì)算,該高效成本路線是,例如,使能量或燃料消耗量,或CO2排放量最小的路線。
處理單元可以進(jìn)一步適用于執(zhí)行上述方法中的一種方法。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面,提供了一種可以加載到計(jì)算裝置的內(nèi)部存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品,該程序產(chǎn)品包括當(dāng)該程序產(chǎn)品被運(yùn)行時(shí)用于執(zhí)行上述方法中的一種方法的軟件代碼部分。這種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以與,例如,車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)一起使用。進(jìn)一步,提供了一種具有電子存儲(chǔ)的可讀控制信息的電子可讀數(shù)據(jù)載體,該控制信息被配置成,當(dāng)在計(jì)算裝置中使用該數(shù)據(jù)載體時(shí),該控制信息執(zhí)行上述方法中的一種方法。該電子可讀數(shù)據(jù)載體可以用在,例如,車(chē)輛的導(dǎo)航系統(tǒng)中。
可以在任意類(lèi)型的導(dǎo)航系統(tǒng)中自動(dòng)執(zhí)行上述的方法。上述導(dǎo)航系統(tǒng)可以被設(shè)置為安裝在儀表板上的導(dǎo)航系統(tǒng)、手持便攜式導(dǎo)航裝置或其它任何能夠?qū)Ш降难b置,如,移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理等。
應(yīng)理解,上述特征和將在下面解釋的那些特征不僅可以在各自的組合中使用,而且也可以在其它組合中使用或獨(dú)立使用,而不會(huì)脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。
通過(guò)結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)說(shuō)明,將會(huì)更加清楚本發(fā)明的上述的和其它的特征和優(yōu)點(diǎn)。該詳細(xì)描述和附圖只是對(duì)本發(fā)明的闡述而不是限制。在這些附圖中,相似的附圖標(biāo)記代表相似的元件。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的處理來(lái)自不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)的示意框圖。
圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括導(dǎo)航系統(tǒng)的車(chē)輛中的數(shù)據(jù)源。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的導(dǎo)航系統(tǒng)的示意框圖。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖。
圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖,其中估算了車(chē)輛的與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖,其中確定了到達(dá)目的地的路線。
圖7是示出了用于車(chē)輛操作參數(shù)“速度”和“發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速”的駕駛數(shù)據(jù)圖。
圖8是示出了獲取的用于車(chē)輛操作參數(shù)“速度”和由車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的“轉(zhuǎn)矩”的駕駛數(shù)據(jù)圖。
圖9是示出了獲取的用于車(chē)輛操作參數(shù)“制動(dòng)壓力”和“加速度”的駕駛數(shù)據(jù)圖。
具體實(shí)施例方式 應(yīng)該指出的是,這些附圖只是作為示意性的表示,并且附圖中的組成部分相互之間不必是按比例繪制的。相反,各種組成部分的表示形式被選擇成使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠清楚它們的功能和一般用途。
同樣可以理解的是,在下面對(duì)各實(shí)施例的描述中,在附圖中示出的或說(shuō)明書(shū)中描述的功能塊、裝置、組件、電路元件或其它物理或功能單元之間的直接連接或耦合,即,沒(méi)有中間元件的任何連接或耦合,也可以通過(guò)間接連接或耦合來(lái)實(shí)現(xiàn),即,使用一個(gè)或更多附加的中間元件的連接或耦合。此外,應(yīng)該注意的是,在附圖中示出的功能塊或單元中的劃分的實(shí)施例并不表示這些單元必須被實(shí)施成物理上分離的單元,而是既可以將示出的或描述的功能塊或單元實(shí)施成分離的單元、電路、芯片或電路元件,也可以在公共電路、芯片、電路元件或單元中實(shí)施一個(gè)或更多的功能塊或單元。
應(yīng)理解,以下描述的各種實(shí)施例的各特征可以相互組合,除非特別注明。
以下,將描述根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)航系統(tǒng)20的一個(gè)實(shí)施例,接著描述可以由這種導(dǎo)航系統(tǒng)完成的方法。本實(shí)施例的導(dǎo)航系統(tǒng)適合用于確定到達(dá)目的地的燃料或能量高效率路線,或用于確定具有最小CO2排放量的路線,對(duì)于具有內(nèi)燃機(jī)的車(chē)輛來(lái)說(shuō),CO2排放量粗略地與燃料消耗量成比例??梢詫⑷剂舷牧俊⒛芰肯牧炕蚨趸寂欧帕恳暈檐?chē)輛的與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù),因?yàn)檫@些量表征著發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)車(chē)輛的操作的特征。應(yīng)當(dāng)明確的是,可以將本發(fā)明應(yīng)用在所有類(lèi)型的汽車(chē)的導(dǎo)航系統(tǒng)上,如,由內(nèi)燃機(jī)、電機(jī)、混合驅(qū)動(dòng)(使用內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)的組合)推動(dòng)的車(chē)輛或燃料電池動(dòng)力汽車(chē)。雖然在下文中將參照由內(nèi)燃機(jī)提供動(dòng)力的車(chē)輛來(lái)解釋本發(fā)明,但應(yīng)當(dāng)注意,這種解釋顯然不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制,本發(fā)明覆蓋用于任何類(lèi)型車(chē)輛的導(dǎo)航系統(tǒng)。只要下面的描述中提到燃料消耗量,就應(yīng)該理解成,所有的解釋完全相同地適用于車(chē)輛的任何其它與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù),如,能量消耗量,例如,電能、二氧化碳排放量等。
本實(shí)施例的導(dǎo)航系統(tǒng)基于分配給包含在地圖數(shù)據(jù)中的路段的成本值,計(jì)算燃料(或能量)高效率路線。為了在路線確定中得到可靠和準(zhǔn)確的結(jié)果,分配給路段的成本值必須盡可能準(zhǔn)確地反映出用于路段的燃料消耗量。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),本實(shí)施例的導(dǎo)航系統(tǒng)考慮從用于為路段估算燃料消耗量的大量數(shù)據(jù)源中獲取的駕駛數(shù)據(jù)。這在圖1中示意性地示出。在圖中標(biāo)出了可能影響車(chē)輛在路段上的燃料消耗量的四個(gè)因素。一個(gè)因素是車(chē)輛本身,其可能具有一定的空氣阻力,一定的發(fā)動(dòng)機(jī)效率,一定的滾動(dòng)阻力等。另一個(gè)因素是車(chē)輛的駕駛者,他可能燃料高效地駕駛車(chē)輛,例如,通過(guò)提前換檔,也可能低效率地操縱車(chē)輛。另一個(gè)因素是交通,因?yàn)樵谕V购推饎?dòng)時(shí)燃料消耗量將增加,而當(dāng)車(chē)輛以恒定的速度行駛時(shí)燃料消耗量將穩(wěn)定在較低的值。另一個(gè)因素是車(chē)輛所行駛的道路的性質(zhì),因?yàn)樵诟咚俟飞细咚傩旭倳r(shí)或在陡峭而崎嶇的道路上燃料消耗量可能上升,而在具有傾斜很小并且有行車(chē)速度限制的直路上,則預(yù)期燃料消耗量會(huì)適中。
在本實(shí)施例的系統(tǒng)中,從車(chē)輛的總線系統(tǒng),例如,控制局域網(wǎng)(CAN)獲取用于車(chē)輛的不同操作參數(shù)的駕駛數(shù)據(jù)(201)。使用用于車(chē)輛子系統(tǒng)的不同物理模型,與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù),如,傳動(dòng)比、滾動(dòng)阻力系數(shù)(cR)、空氣動(dòng)力阻力系數(shù)(cL)、加速阻力系數(shù)(cB)、爬升阻力等,都能夠根據(jù)獲取的駕駛數(shù)據(jù)(功能單元202)來(lái)確定。通過(guò)使用駕駛者模型(功能單元203),可以根據(jù)獲取的駕駛數(shù)據(jù),如,最大或平均速度、駕駛者換檔時(shí)的速度或發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等,來(lái)確定與具體駕駛者相關(guān)的參數(shù)。使用這些模型和確定的與具體車(chē)輛或駕駛者相關(guān)的參數(shù),如果已知車(chē)輛將要行駛的路段的速度分布,就可以相當(dāng)準(zhǔn)確地估算給定路段的燃料消耗量。
在功能單元204中執(zhí)行速度/加速度分布的估算,該功能單元204接收交通數(shù)據(jù)或其它數(shù)據(jù),如,來(lái)自數(shù)據(jù)源205的測(cè)試駕駛的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)源206進(jìn)一步提供地圖數(shù)據(jù),該地圖數(shù)據(jù)包含反映公路網(wǎng)的連線和節(jié)點(diǎn)。可以通過(guò)公路/街道模型207來(lái)進(jìn)一步分析這些連線和節(jié)點(diǎn),公路/街道模型可以確定包含在地圖數(shù)據(jù)中的表征特定路段的特征的參數(shù)。速度分布的估算可以進(jìn)一步考慮由駕駛者模塊203傳送的與具體駕駛者相關(guān)的參數(shù)。例如,估算的用于路段的速度分布可取決于道路的尺寸、道路的形狀、道路的傾斜度(由單元207傳送)、道路上的當(dāng)前交通情況(由單元205傳送)和駕駛者的駕駛習(xí)慣(由單元203傳送)。這樣,可以通過(guò)功能單元204來(lái)相當(dāng)精確地估算用于路段的速度分布。
基于所確定的與具體車(chē)輛和駕駛者相關(guān)的參數(shù),車(chē)輛的與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù),如,燃料消耗量,可以根據(jù)功能單元208中確定的速度分布來(lái)估算。例如,單元208可以使用車(chē)輛子系統(tǒng)的模型和相應(yīng)的被確定的參數(shù),從而可以完成精確的估算。對(duì)于包含在地圖數(shù)據(jù)中的任何路段都可以執(zhí)行該估算,不論車(chē)輛是否已經(jīng)在該路段上行駛??梢詫?duì)包含在地圖數(shù)據(jù)中的大量路段進(jìn)行預(yù)期的燃料消耗量的估算,或者可以對(duì)特定類(lèi)型或等級(jí)的路段進(jìn)行估算,這樣可以更快地完成并且需要更少的用于存儲(chǔ)估算值的空間?;诠浪愕娜剂舷牧?,可將成本值分配到路段或路段的類(lèi)型或等級(jí)。當(dāng)已知用于路段的速度分布時(shí),可以在單元208中確定用于行駛該路段所需的時(shí)間,并且可以將相應(yīng)的成本值分配給該路段。
單元209執(zhí)行通向目的地的路線確定,目的地可以由導(dǎo)航系統(tǒng)20的使用者輸入,其中該路線確定是基于地圖數(shù)據(jù)和所分配的成本值。除了行駛距離和所需的行駛時(shí)間,路線確定可以考慮車(chē)輛對(duì)于特定路線的燃料或能量消耗量。應(yīng)當(dāng)清楚,單元209可以考慮用于確定路線的不同成本因素,可以對(duì)這些成本因素進(jìn)行不同的加權(quán),例如,根據(jù)使用者的喜好,或者只是最小化特定類(lèi)型的成本值,如,對(duì)應(yīng)于燃料消耗量的成本值。
可以從圖1中給出的導(dǎo)航系統(tǒng)20的功能框圖中看到,對(duì)于任何給定的地圖數(shù)據(jù)都可以估算燃料消耗量或與推進(jìn)相關(guān)的其它操作參數(shù),即使導(dǎo)航系統(tǒng)20接收到更新的地圖數(shù)據(jù)或新地區(qū)的地圖數(shù)據(jù)。一旦收集完足夠的在車(chē)輛子系統(tǒng)和駕駛者模型中用于確定與具體車(chē)輛或駕駛者相關(guān)的參數(shù)的駕駛數(shù)據(jù),就可以執(zhí)行估算。開(kāi)始時(shí),也就是在收集到足夠的駕駛數(shù)據(jù)之前,可以對(duì)這些參數(shù)使用默認(rèn)值。由于駕駛數(shù)據(jù)201的收集可以在車(chē)輛運(yùn)行時(shí)繼續(xù)執(zhí)行,該系統(tǒng)的精度隨著時(shí)間的推移而提高。并且,它可以輕松地適應(yīng)新的駕駛者或新的車(chē)輛。
車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)20可以安裝在儀表板上,即,固定導(dǎo)航系統(tǒng),或者便攜式的導(dǎo)航系統(tǒng)。這樣,它可以用在不同的車(chē)輛中并由不同的駕駛者使用。因此,可以根據(jù)當(dāng)前的駕駛者和車(chē)輛來(lái)存儲(chǔ)和取出用于車(chē)輛和駕駛者模型的參數(shù)。
由于可以在車(chē)輛運(yùn)行時(shí)從例如車(chē)輛傳感器中獲得所有用于模型的相關(guān)參數(shù),因此不再需要獲得特殊的和詳細(xì)的關(guān)于車(chē)輛的信息。該系統(tǒng)不需要使用復(fù)雜和詳細(xì)的車(chē)輛模型??梢灾皇褂寐范紊辖o定的信息和已確定的參數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)燃料消耗量。導(dǎo)航系統(tǒng)20本質(zhì)上模擬了安裝它的車(chē)輛的動(dòng)力學(xué),并且因此可以主要基于道路數(shù)據(jù)做出精確的燃料消耗量的預(yù)測(cè)。當(dāng)然,也可以確定被計(jì)算的路線所需的燃料總量。
應(yīng)該清楚,圖1中所示的許多功能單元是可選的。例如,不需要使用駕駛者模型203以及道路/街道模型207和交通數(shù)據(jù)205來(lái)估算與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)和執(zhí)行路線確定。
圖2示意性地示出了包含車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)20的車(chē)輛1,車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)20通過(guò)接口連接到車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)2,例如,控制器局域網(wǎng)(CAN)。網(wǎng)絡(luò)2可以以無(wú)線或有線方式通過(guò)接口連接。圖2中示意性地示出了許多傳感器和系統(tǒng)被連接到網(wǎng)絡(luò)2上。從每一個(gè)傳感器或系統(tǒng)中,車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)20可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)2獲得用于相應(yīng)的操作參數(shù)的駕駛數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)獲取在車(chē)輛行駛中完成,即,當(dāng)車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí),或當(dāng)車(chē)輛在行駛時(shí)。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳感器3傳送由車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前產(chǎn)生的或使用的轉(zhuǎn)矩。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器4傳送車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速,例如,每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)。燃料噴射傳感器5可以傳送噴射進(jìn)車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)里的燃料量,根據(jù)該測(cè)量可以確定當(dāng)前的燃料消耗量。應(yīng)當(dāng)清楚,可以使用其它傳感器來(lái)確定當(dāng)前的燃料消耗量,如,燃料流量傳感器等。此外,提供油位傳感器6用于確定車(chē)輛油箱當(dāng)前的油位。系統(tǒng)時(shí)鐘7提供定時(shí)信息,該定時(shí)信息可以用來(lái)根據(jù)時(shí)間獲取駕駛數(shù)據(jù),而高度傳感器8提供車(chē)輛的當(dāng)前高度,例如,基于氣壓或GPS的高度,并且位置傳感器9提供車(chē)輛當(dāng)前的位置,例如,基于全球定位系統(tǒng)(GPS)的位置。傾斜傳感器16提供關(guān)于車(chē)輛的傾斜的信息。當(dāng)前的制動(dòng)壓力可以由動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)10提供,關(guān)于當(dāng)前使用的檔位的信息可以由傳動(dòng)系統(tǒng)11提供,而傳感器12提供車(chē)輛的車(chē)輪的當(dāng)前轉(zhuǎn)速。在其它系統(tǒng)中,傳動(dòng)系統(tǒng)11可以直接提供關(guān)于傳動(dòng)比或車(chē)輛車(chē)輪的轉(zhuǎn)速的信息。
其它可以提供的并且與網(wǎng)絡(luò)2耦合的傳感器包括,提供車(chē)輛當(dāng)前速度v(t)的速度傳感器13和提供車(chē)輛當(dāng)前加速度a(t)的加速度傳感器14。應(yīng)當(dāng)清楚的是,圖2中所示的大部分傳感器是可選的,因?yàn)檐?chē)輛的相應(yīng)的操作參數(shù)可以根據(jù)其它的傳感器和系統(tǒng)來(lái)確定。例如,如果已知車(chē)輛車(chē)輪的直徑,可以使用車(chē)輪速度傳感器12基于當(dāng)前轉(zhuǎn)速或車(chē)輛車(chē)輪的當(dāng)前轉(zhuǎn)速的改變來(lái)分別確定當(dāng)前車(chē)輛速度和加速度。還應(yīng)當(dāng)清楚的是,車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)20可以僅獲取一些上面提到的操作參數(shù),或可以進(jìn)一步從其它的車(chē)輛系統(tǒng)中或甚至從網(wǎng)絡(luò)2之外的數(shù)據(jù)源獲取操作參數(shù)。例如,導(dǎo)航系統(tǒng)20可以只獲取車(chē)輛速度、當(dāng)前燃料消耗量和當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。還應(yīng)當(dāng)清楚,網(wǎng)絡(luò)2可以是任何類(lèi)型的有線或無(wú)線的網(wǎng)絡(luò)或總線系統(tǒng)。
圖3更詳細(xì)地示出了本實(shí)施例的導(dǎo)航系統(tǒng)20。處理單元21根據(jù)控制指令,例如,采用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器22中的軟件的形式的控制指令,來(lái)控制導(dǎo)航系統(tǒng)20。可以將處理單元21配置成單處理器、多處理器,或者處理單元21可以包括通用或?qū)S玫奈⑻幚砥骰驍?shù)字信號(hào)處理器。存儲(chǔ)器22可以包括若干種類(lèi)型的存儲(chǔ)器,如,隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)和其它類(lèi)型的非易失性存儲(chǔ)器,如,閃存、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器等。非易失性存儲(chǔ)器也可以包括EPROM或EEPROM,并且可以設(shè)置在導(dǎo)航裝置20中或以可移動(dòng)的形式,如,記憶卡或其組合的方式。存儲(chǔ)器22也可以包括CD-ROM、DVD-ROM或其它類(lèi)型的可由導(dǎo)航系統(tǒng)20訪問(wèn)的數(shù)據(jù)載體。這樣,存儲(chǔ)器22不僅可以包含用于操作處理單元21的控制信息,還可以存儲(chǔ)地圖數(shù)據(jù)和其它信息,并可以為數(shù)據(jù)庫(kù)提供存儲(chǔ)空間以存儲(chǔ)上述的與具體車(chē)輛相關(guān)的或與具體駕駛者相關(guān)的參數(shù)、獲取的駕駛數(shù)據(jù)、估算的操作參數(shù)、確定的成本值等。存儲(chǔ)器22也可以存儲(chǔ)車(chē)輛子系統(tǒng)的模型、駕駛者模型和/或道路/街道模型。
按照控制指令,處理單元21可以經(jīng)由接口單元26獲取駕駛數(shù)據(jù),并執(zhí)行與具體車(chē)輛和/或駕駛者相關(guān)的參數(shù)的確定。處理單元21可以執(zhí)行參照?qǐng)D1所描述的功能單元。因此,它可以根據(jù)地圖數(shù)據(jù)和可能的交通數(shù)據(jù)來(lái)估算速度/加速度分布,并根據(jù)確定的與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù),執(zhí)行與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的估算,如,燃料消耗量。處理單元21可以進(jìn)一步執(zhí)行相應(yīng)的成本值的確定,和考慮確定的成本值的路線計(jì)算。
接口單元26通過(guò)有線連接27與車(chē)輛1的網(wǎng)絡(luò)2通過(guò)接口連接。應(yīng)當(dāng)清楚,接口單元26也可以被配置成無(wú)線接口單元,其可以包括天線并可以通過(guò)無(wú)線連接來(lái)接收駕駛數(shù)據(jù)。經(jīng)由接口單元26,用于一系列車(chē)輛操作參數(shù)的數(shù)據(jù)被提供給處理單元21,從而使處理單元21能夠執(zhí)行與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的精確估算。
處理單元21可以進(jìn)一步通過(guò)接口連接用于確定導(dǎo)航系統(tǒng)20的當(dāng)前位置的位置傳感器23(如,GPS傳感器)、用于為導(dǎo)航系統(tǒng)20的使用者顯示信息(如,計(jì)算出的路線)的顯示單元24,以及輸入單元25,使用者可以通過(guò)輸入單元25輸入例如目的地、配置參數(shù)等。
應(yīng)當(dāng)清楚,導(dǎo)航系統(tǒng)20可以包括導(dǎo)航系統(tǒng)通用的其它組件,如,用于在處理單元和其它組件之間提供接口的輸入/輸出單元,用于接收聲音命令或給出駕駛方向的麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器等。在圖2中示出的一些單元是可選的,如位置傳感器23,因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)接口單元26獲得位置信息。導(dǎo)航系統(tǒng)20可以是安裝在車(chē)輛的儀表板上的內(nèi)置導(dǎo)航系統(tǒng),其中,可以在車(chē)輛內(nèi)的任何位置設(shè)置顯示單元24和輸入單元25,或者導(dǎo)航系統(tǒng)20可以具有便攜式電子裝置的形式,如個(gè)人導(dǎo)航系統(tǒng)(PND)、移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理等。
現(xiàn)將參考圖4到6描述在處理單元21上實(shí)施的方法。該方法包括,確定與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)定,估算與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)和相關(guān)聯(lián)的成本值,以及相對(duì)于與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)來(lái)確定有效路線。下面的描述將再一次提到車(chē)輛的燃料消耗量b(t),但這些描述也很好地適用于其它與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)。
可以將在兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)t(a)和t(e)之間行駛所消耗的總的燃料定義為 該積分本質(zhì)上是由車(chē)輛做的功,取決于滾動(dòng)阻力FR的摩擦力、抵抗加速度的慣性力FB、由車(chē)輛的空氣動(dòng)力阻力導(dǎo)致的力FL和爬升阻力FS??偟娜剂舷牧緽進(jìn)一步取決于發(fā)動(dòng)機(jī)效率ηM和傳動(dòng)效率ηK,以及使用的燃料的燃料值Hu。上述的力取決于車(chē)輛的個(gè)別屬性。根據(jù)本實(shí)施例,基于所獲得的駕駛數(shù)據(jù)確定這些參數(shù)。該方法也說(shuō)明了這些參數(shù)中的一部分可能取決于車(chē)輛的個(gè)別的駕駛者的事實(shí),因此可以對(duì)特定駕駛者執(zhí)行精確的燃料消耗量的確定。
毫無(wú)疑問(wèn),值FB取決于車(chē)輛的加速度a(t),而值FL與車(chē)輛的速度v(t)的平方成比例。如果地圖數(shù)據(jù)關(guān)于高度差的分辨率足夠精確,則可以計(jì)算爬升阻力FS,并且該爬升阻力可以用來(lái)推導(dǎo)總的路段成本。盡管對(duì)于開(kāi)始于同一點(diǎn)并到達(dá)同一目的地的兩條給定路線來(lái)說(shuō),由高度差導(dǎo)致的能量差是相等的,但是沿不同的路線行駛產(chǎn)生的能量消耗量可能因不同的發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)或不同的傾斜分布而變化。需要考慮的另一個(gè)力是制動(dòng)力FV,因?yàn)橹苿?dòng)動(dòng)作一般會(huì)導(dǎo)致能量的損失。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道如何基于車(chē)輛參數(shù)計(jì)算上述力,因此,在本文中不進(jìn)行詳細(xì)討論。將僅簡(jiǎn)單提及一些依賴關(guān)系。該慣性力包含由車(chē)輛旋轉(zhuǎn)元件的慣性力矩決定的分?jǐn)?shù)λ。這個(gè)參數(shù)λ將根據(jù)當(dāng)前使用的檔位(記為k)而改變。進(jìn)一步,效率ηM和ηK可取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和當(dāng)前負(fù)載,即,當(dāng)前產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。
使用的檔位改變傳動(dòng)比IK=nM/nR,其中nM是車(chē)輛的電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,nR是車(chē)輛車(chē)輪的轉(zhuǎn)速。使用的檔位不僅影響電機(jī)和傳動(dòng)的效率,還影響參數(shù)λ,并相應(yīng)地影響加速阻力和減速或剎車(chē)時(shí)受到的力。
通常,不能單獨(dú)測(cè)量上面提到的力。但是,當(dāng)車(chē)輛在行駛中,車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一定的轉(zhuǎn)矩M(t),通過(guò)傳動(dòng)將該轉(zhuǎn)矩傳送到車(chē)輛的車(chē)輪上并克服這些力,也就是說(shuō),發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一定的能量P(t)??梢詫④?chē)輛所做的功和由此被車(chē)輛消耗的燃料表示為發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能量P(t)的積分。那么,發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能量可以表示成 P(t)=M(t)nM(t)(2) 這是有優(yōu)勢(shì)的,因?yàn)閷?dǎo)航系統(tǒng)可以通過(guò)CAN總線的接口獲得轉(zhuǎn)矩M(t)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nM(t)。然而,也存在可能影響車(chē)輛燃料消耗量的其它效應(yīng),如,剎車(chē)踏板的制動(dòng)、離合器,以及其它擾動(dòng),如,風(fēng)和傾斜。進(jìn)一步,在車(chē)輛中存在內(nèi)部摩擦阻力,并且由于車(chē)輛的輔助裝置,如,燈具、暖氣裝置等,可能需要從發(fā)動(dòng)機(jī)中獲得另外的轉(zhuǎn)矩來(lái)克服另外的能量要求。因此,在本實(shí)施例中,建議引入另外的轉(zhuǎn)矩Mint,因此該能量計(jì)算為 P(t)=(M(t)+Mint)nM(t)(3) 則總的燃料消耗量可以計(jì)算為 其中,使用了車(chē)輛的電機(jī)和傳動(dòng)的平均效率
現(xiàn)在,本實(shí)施例根據(jù)可以基于地圖數(shù)據(jù)估算的操作參數(shù)檔位k(t)、速度v(t)、加速度a(t)和剎車(chē)壓力p(t)來(lái)計(jì)算M(t)和nM(t)。
上述力取決于與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù),如,車(chē)輛重量,和車(chē)輛的空氣動(dòng)力阻力系數(shù)cx、大氣壓ρ、車(chē)輛的突出的前區(qū)面積A等。由于這些參數(shù)出現(xiàn)在特定的產(chǎn)品中,因此一般不能從獲取的用于操作參數(shù)的駕駛數(shù)據(jù)中單獨(dú)計(jì)算它們。因此,在本實(shí)施例中確定了與上述參數(shù)或它們的產(chǎn)品成比例的與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。進(jìn)一步,本實(shí)施例建議對(duì)于不同的駕駛階段執(zhí)行這些與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)的確定。這有利于參數(shù)確定,因?yàn)橹挥刑囟▍?shù)與特定駕駛階段有關(guān)。本實(shí)施例進(jìn)一步建議將車(chē)輛分成某些子系統(tǒng),如,離合器、傳動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)和油耗??梢允褂孟旅娴鸟{駛階段 -靜止如果檢測(cè)到速度v(t)=0,則車(chē)輛是靜止的。當(dāng)然,這可以通過(guò)使用速度的某個(gè)錯(cuò)誤邊界或閾值來(lái)執(zhí)行,使得對(duì)于稍微不同于0的值,也可以確定車(chē)輛是靜止的。
-起動(dòng)當(dāng)速度v(t)≠0在閾值vmin(k)之下并在“靜止”階段的閾值之上時(shí),車(chē)輛正開(kāi)始要行駛。
-恒速駕駛在當(dāng)前速度超過(guò)相應(yīng)的閾值vmin(k)并且加速度|a(t)|低于特定閾值amin時(shí),車(chē)輛處于恒速駕駛階段。應(yīng)當(dāng)清楚,加速度a可以是負(fù)數(shù),因此可以是減速度。
-不采用剎車(chē)的行駛?cè)绻?dāng)前的速度超過(guò)相應(yīng)的閾值vmin(k)并且沒(méi)有檢測(cè)到制動(dòng)壓力p,也就是說(shuō),p(t)=0,那么車(chē)輛正在行駛而沒(méi)有采用剎車(chē)。車(chē)輛可以是加速或減速,例如,這是由于應(yīng)用了發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩而引起的。
-采用剎車(chē)的行駛?cè)绻?dāng)前速度超過(guò)相應(yīng)的閾值vmin(k)并且檢測(cè)到制動(dòng)壓力p(t)≠0,那么車(chē)輛正在行駛并且采用了剎車(chē)??梢栽俅问褂谜`差容限來(lái)檢測(cè)非零制動(dòng)壓力。
-通常行駛在當(dāng)前的速度超過(guò)閾值vmin(k)時(shí),車(chē)輛在通常行駛。
通過(guò)分析從CAN總線獲取的駕駛數(shù)據(jù),導(dǎo)航系統(tǒng)20的處理單元可以確定車(chē)輛運(yùn)行在哪一駕駛階段。對(duì)于每一個(gè)駕駛階段,可以使用不同的車(chē)輛子系統(tǒng)的模型來(lái)確定與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。這將在下面參考圖4進(jìn)行詳細(xì)的解釋。
圖4中的方法可以由連接到車(chē)輛的控制器局域網(wǎng)的車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)20來(lái)執(zhí)行。在步驟301中,車(chē)輛開(kāi)始運(yùn)行。車(chē)輛可以在發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)的狀態(tài)下運(yùn)行,或者以恒定速度或加速/減速行駛。當(dāng)車(chē)輛在運(yùn)行中時(shí),在步驟302中,從CAN總線讀取用于車(chē)輛操作參數(shù)的駕駛數(shù)據(jù)??梢垣@得在CAN總線上可用的任何類(lèi)型的操作參數(shù),如,參考圖2所描述的操作參數(shù),并且在本實(shí)施例中,至少可以獲得當(dāng)前檔位、當(dāng)前速度和當(dāng)前剎車(chē)壓力。還可以獲得或根據(jù)當(dāng)前速度(例如,作為對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù))確定當(dāng)前加速度。
在下一步驟303中,通過(guò)分析所獲得的駕駛數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別駕駛階段,如上所述。在步驟304中,提供用于車(chē)輛子系統(tǒng)的操作參數(shù)之間的關(guān)系,接著,在步驟305中,確定用于不同駕駛階段的與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。接下來(lái),將詳細(xì)描述基于所設(shè)的關(guān)系確定與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。
確定與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)的目標(biāo)是,僅基于給定的速度和/或加速度分布,就能夠預(yù)測(cè)燃料消耗量。由于燃料消耗量取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速nM,因此需要確定該操作參數(shù)。對(duì)于車(chē)輛的每一個(gè)檔位k,可以定義與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)i以將車(chē)輛的速度轉(zhuǎn)換成發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 nM=iv(5) 與具體車(chē)輛相關(guān)的常數(shù)i與傳動(dòng)比成比例,并且對(duì)于每一個(gè)檔位k可以確定該常數(shù)i。通過(guò)獲取用于速度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的駕駛數(shù)據(jù)(如圖7中所示)和通過(guò)使用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,如,使用線性回歸的最小均方法,來(lái)確定常數(shù)i(k)。由于離合器在嚙合時(shí)的滑動(dòng)可能會(huì)影響上述關(guān)系,因此在“通常駕駛”階段確定常數(shù)i(k),并將通常駕駛”階段的閾值vmin(k)設(shè)置得足夠高,使得離合器的操作已經(jīng)完成。
對(duì)于“靜止”的駕駛階段,以時(shí)間平均的燃料消耗量的形式來(lái)確定與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。特別是,由于在車(chē)輛里運(yùn)行的輔助裝置在空轉(zhuǎn)時(shí)的燃料消耗量是不可忽略的,所以考慮這一點(diǎn)能夠改善總的燃料消耗量的估算??梢詮腃AN總線和在“靜止”階段獲取的所有消耗量數(shù)據(jù)上的平均值,來(lái)獲取當(dāng)前的燃料消耗量。
在上述的第三、四和五駕駛階段,確定用于確定所需的車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。在“恒速駕駛”階段,本實(shí)施例使用的轉(zhuǎn)矩M(t)和速度v(t)之間的關(guān)系如下式所示 這樣,通過(guò)獲取用于M(t)和v(t)的駕駛數(shù)據(jù),可以確定與具體車(chē)輛相關(guān)的常數(shù)
和
它們分別與車(chē)輛的滾動(dòng)阻力系數(shù)和空氣動(dòng)力阻力系數(shù)成比例。在圖8中示出了這樣的駕駛數(shù)據(jù)的一個(gè)例子和對(duì)應(yīng)于駕駛數(shù)據(jù)所擬合的關(guān)系的曲線。根據(jù)使用最小均方法的回歸方程確定參數(shù),使得能夠根據(jù)給定的速度分布來(lái)預(yù)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。
基于系數(shù)
和
可以在“不采用剎車(chē)行駛”階段確定與加速阻力系數(shù)成比例的系數(shù)
在該駕駛階段,考慮車(chē)輛的加速度或減速度a(t),并使用下面的關(guān)系 由于與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)
取決于車(chē)輛運(yùn)行的檔位,因此獨(dú)立地為每個(gè)檔位確定與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)
為了進(jìn)行該確定,對(duì)于每個(gè)檔位的用于v(t)和M(t)的駕駛數(shù)據(jù),可以使用超過(guò)為該駕駛階段確定的閾值的加速度的絕對(duì)值。這樣,可以拆分從CAN網(wǎng)絡(luò)獲取的數(shù)據(jù),并且可以使用最小均方法來(lái)為每個(gè)數(shù)據(jù)組確定
在制動(dòng)階段,通過(guò)采用剎車(chē),車(chē)輛被額外地減速??梢杂?
來(lái)描述額外的減速,其中,因數(shù)
一般不取決于當(dāng)前使用的檔位。這樣,制動(dòng)階段的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩可以描述為
由于先前確定了參數(shù)
和
可以根據(jù)制動(dòng)階段中(即,當(dāng)剎車(chē)壓力p(t)>0時(shí))獲取的駕駛數(shù)據(jù),確定參數(shù)
自不必說(shuō),
的確定可以再一次使用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法來(lái)執(zhí)行,如,最小均方法。在圖9中示出了用于剎車(chē)壓力P的駕駛數(shù)據(jù)的一個(gè)例子和由此得到的加速度a,其中參數(shù)
與圖中所示的所擬合直線的斜率成比例。
“起動(dòng)”駕駛階段考慮車(chē)輛離合器的操作。舉例來(lái)說(shuō),如果車(chē)輛在檔位k時(shí)減速,當(dāng)車(chē)輛的速度降到閾值vmin(k)以下時(shí),為了防止發(fā)動(dòng)機(jī)熄火,駕駛者將操作離合器。如果操作離合器,一般發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)以預(yù)定的最小轉(zhuǎn)速空轉(zhuǎn),可以將該預(yù)定的最小轉(zhuǎn)速確定為從CAN總線獲取的發(fā)動(dòng)機(jī)最小轉(zhuǎn)速。這樣,可以用下式來(lái)確定速度的閾值 參數(shù)i(k)就是上面確定的與檔位k的傳動(dòng)比成比例的參數(shù)。然而,在該閾值速度以下,車(chē)輛不總是以最小轉(zhuǎn)速運(yùn)行。如果車(chē)輛加速,可能產(chǎn)生高的轉(zhuǎn)速,并且一些車(chē)輛甚至可能動(dòng)態(tài)地從空轉(zhuǎn)速度調(diào)整到車(chē)輛速度。相應(yīng)地,將在燃料消耗量的確定中使用測(cè)得的發(fā)動(dòng)機(jī)的平均轉(zhuǎn)速。在“起動(dòng)”階段,為了確定所需的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩,可以使用關(guān)于制動(dòng)階段(公式(8))所描述的關(guān)系。
從以上可以看出,可以根據(jù)所設(shè)的關(guān)系和所獲取的用于給定車(chē)輛操作參數(shù)的駕駛數(shù)據(jù),確定一系列與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。應(yīng)當(dāng)清楚,這只是確定與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)的一個(gè)例子,并且可以考慮其它關(guān)系和其它操作參數(shù),或者可以確定更少的與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。可以在“恒速駕駛”階段考慮車(chē)輛正在行駛的路段上的爬坡的阻力。然后可以根據(jù)斜坡確定相應(yīng)的與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。進(jìn)一步,可以考慮車(chē)輛的駕駛者的駕駛特征,如,駕駛者換檔時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。
在本實(shí)施例中,根據(jù)獲取的駕駛數(shù)據(jù),進(jìn)一步確定與具體車(chē)輛相關(guān)的效率參數(shù)和額外所需的轉(zhuǎn)矩Mint。為此目的,使用零階的數(shù)值積分公式來(lái)求解(4)式,對(duì)于每一個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)j,可以獲得下式 可以從CAN總線獲得當(dāng)前的燃料消耗量b(t)以及當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n和發(fā)動(dòng)機(jī)使用的轉(zhuǎn)矩M。可以根據(jù)使用最小均方法的線性回歸來(lái)確定與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)
和
應(yīng)注意,對(duì)于減速度很高的車(chē)輛,可以獲得負(fù)的燃料消耗量。由于在傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)中這是不可能的,因此只使用函數(shù)M(t)+Mint的正值,而可以將負(fù)的函數(shù)值設(shè)置為零。對(duì)于其它類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī),如,混合驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī),電池可以充電,因此負(fù)的燃料消耗量是可能的。
現(xiàn)在回到圖4,在下一步驟306中,將確定的與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)存儲(chǔ)在導(dǎo)航系統(tǒng)中,并且可提供該參數(shù)用于進(jìn)一步的使用,如,燃料消耗量預(yù)測(cè)和路線確定。應(yīng)當(dāng)清楚,也可以存儲(chǔ)所獲取的駕駛數(shù)據(jù),并且可以基于存儲(chǔ)的駕駛數(shù)據(jù)來(lái)確定與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。為此目的,可以使用移動(dòng)窗口法,其中,計(jì)算在預(yù)定距離上或預(yù)定行駛時(shí)間內(nèi)獲取的駕駛數(shù)據(jù),以確定與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。也可以對(duì)獲取的駕駛數(shù)據(jù)加權(quán),例如,使得對(duì)近期獲取的數(shù)據(jù)的加權(quán)較高。在不同類(lèi)型的道路上駕駛兩個(gè)小時(shí)的駕駛數(shù)據(jù)的收集可能足以用來(lái)精確確定與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。系數(shù)的確定是自適應(yīng)的,從而可以在不同的車(chē)輛中使用該導(dǎo)航系統(tǒng),同時(shí),駕駛時(shí)間或駕駛距離越長(zhǎng),參數(shù)的確定精度越高。
現(xiàn)將參照?qǐng)D5描述基于確定的與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù),估算車(chē)輛的與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)。在第一步驟401中,可以取出地圖數(shù)據(jù),例如,地圖數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器22中。在下一步驟402中,可以取出關(guān)于車(chē)輛駕駛者的信息。這可能包括駕駛者偏好的行駛速度、關(guān)于駕駛者將車(chē)輛加速得多快的信息,以及任何其它類(lèi)型的可以用于估算給定路段的速度分布的與駕駛者相關(guān)的信息。在下一步驟403中,取出交通信息??梢詮臄?shù)據(jù)源取出交通信息,數(shù)據(jù)源可以是,如,交通信息頻道(TMC)、TPEG(傳輸協(xié)議專(zhuān)家組)、VICS(車(chē)輛信息和通信系統(tǒng))或其它類(lèi)型的數(shù)據(jù)源,如,移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)、浮動(dòng)車(chē)數(shù)據(jù)等??梢越邮瞻诘貓D數(shù)據(jù)里的用于特定路段的交通信息,例如,在從車(chē)輛當(dāng)前的位置預(yù)定的距離內(nèi)的交通信息。
在步驟404中,取出/估算與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。如果先前已經(jīng)確定了這些參數(shù),那么可以取出它們,例如,從存儲(chǔ)器中,否則,可以如上所述來(lái)估算它們。進(jìn)一步地,在步驟405中取出車(chē)輛操作參數(shù)之間的關(guān)系。
在下一步驟406中估算路段的速度分布。估算意味著根據(jù)可用信息確定路段的速度分布。一般這將只是接近車(chē)輛實(shí)際行駛在路段上時(shí)車(chē)輛的速度分布。舉例來(lái)說(shuō),估算可以考慮路段的等級(jí),例如,是否是免費(fèi)高速公路、高速公路等,路段的幾何形狀,即,是直的還是有很多彎道,以及路段上的主要交通情況和個(gè)別駕駛者的特征。估算也可以考慮在路段上是否存在交通信號(hào)燈,該交通信號(hào)燈可能導(dǎo)致額外的減速和加速,是否存在用于路段的最大限行速度和其它類(lèi)似的信息。通過(guò)考慮這些不同類(lèi)型的信息,可以相當(dāng)準(zhǔn)確地估算速度分布。由于速度分布也考慮加速和減速階段,并且速度可能在路段上發(fā)生相當(dāng)大的變化,因此與只使用路段平均速度的方法相比,可以得到用于路段的燃料消耗量的更精確的估算??梢怨浪阌糜诿恳粋€(gè)單獨(dú)路段的速度分布,例如,在特定的范圍內(nèi),或可以只估算不同等級(jí)或類(lèi)型的路段的速度分布。這具有大大降低所需處理能力的優(yōu)點(diǎn)。
在步驟407中,基于路段的速度分布,可以估算對(duì)于路段所需的車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩??梢愿鶕?jù)公式(6)、(7)或(8)中的一個(gè)的關(guān)系來(lái)估算該轉(zhuǎn)矩。舉例來(lái)說(shuō),可以將估算的速度分布分為如上所述的不同的駕駛階段,并且可以將用于每個(gè)駕駛階段的適當(dāng)?shù)年P(guān)系和確定的與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)一起用于轉(zhuǎn)矩確定。類(lèi)似地,在步驟408中,根據(jù)路段的速度分布來(lái)估算發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。這可以對(duì)不同的使用檔位使用公式(5)的關(guān)系來(lái)執(zhí)行。
通過(guò)利用與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)x1和x2,就可以使用根據(jù)公式(4)的關(guān)系來(lái)估算對(duì)于路段的車(chē)輛的燃料消耗量(步驟409)。在其它實(shí)施例中,可以估算對(duì)于路段的能量消耗量,例如,電機(jī)的能量消耗量,或CO2排放量。例如,可以估算用于不同的時(shí)間步長(zhǎng)的燃料消耗量,然后在速度分布上進(jìn)行綜合。
然后,在步驟410中,可以存儲(chǔ)燃料消耗量的估算值。然后在步驟411中,將相應(yīng)的成本值分配給路段或不同的道路等級(jí)。例如,對(duì)于特定類(lèi)型的路段,較高的燃料消耗量可以導(dǎo)致較高的成本值。然后,在步驟412中,存儲(chǔ)該成本值,例如,將成本值與路段或路段的不同類(lèi)型相關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)。例如,可以將它們存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中,如,硬盤(pán)或閃存,從而可以直接訪問(wèn)它們以用于路線計(jì)算。也可以對(duì)它們進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新,例如,當(dāng)交通情況改變時(shí)或當(dāng)確定的與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)值改變時(shí)。
應(yīng)當(dāng)清楚,并不是必須執(zhí)行圖5所示的所有步驟。也可以不使用當(dāng)前的交通信息來(lái)估算速度分布,或者,可以直接將估算的燃料消耗量作為成本值分配給路段??梢詫⑷剂舷牧坑?jì)算為路段上的平均值。進(jìn)一步,可以使用靜態(tài)的交通模型,例如,使用不同路段的特定的白天、特定日子、或一定年數(shù)的特定時(shí)間段的交通量的歷史統(tǒng)計(jì)信息。
然后,如將參照?qǐng)D6描述的那樣,車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)20可以使用分配的用于路線確定的成本值。在第一步驟500中,確定車(chē)輛的當(dāng)前位置,例如,通過(guò)位置或GPS傳感器9。在下一步驟501中,通過(guò)導(dǎo)航系統(tǒng)取出地圖數(shù)據(jù),例如,從存儲(chǔ)器22中取出地圖數(shù)據(jù)。在步驟502中,接收到目的地,例如,由駕駛者輸入目的地。進(jìn)一步,在步驟503中,取出當(dāng)前駕駛者/交通信息,并且在步驟504中,例如,通過(guò)參照?qǐng)D5所描述的方法,確定與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)(例如,燃料消耗量)和相應(yīng)的成本值。由于車(chē)輛可以由不同的駕駛者使用,取出當(dāng)前駕駛者信息的優(yōu)點(diǎn)在于,可以更精確地估算用于特定路線的燃料消耗量。可以通過(guò)使用者輸入或通過(guò)任何本領(lǐng)域已知的用來(lái)識(shí)別車(chē)輛當(dāng)前駕駛者的方法,來(lái)確定當(dāng)前駕駛者??梢匀〕?例如,從存儲(chǔ)器22中)先前確定和存儲(chǔ)的成本值,代替根據(jù)步驟503和504的確定動(dòng)態(tài)的成本值。
在步驟505中,通過(guò)車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)確定從當(dāng)前位置到目的地的路線,使得與路線的路段相關(guān)聯(lián)的成本最小。例如,可由駕駛者來(lái)確定想要最小化的成本。例如,路線的確定可以考慮與燃料消耗量以及時(shí)間或任何其它成本標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的成本。這樣,不僅可以確定最高燃料效率路線、最高能量效率路線或?qū)е碌腃O2排放量最少的路線,還可以計(jì)算優(yōu)化了各種成本標(biāo)準(zhǔn)之間的折衷的路線??梢酝ㄟ^(guò)任何本領(lǐng)域已知的方法來(lái)執(zhí)行路線確定,如,Viterbi搜索算法、A*算法等。這些算法可適應(yīng)動(dòng)態(tài)交通信息的使用。該算法搜索使得與路線的各路段相關(guān)聯(lián)的成本最小的路線。
可以只確定一條路線,或者,可以確定總成本最低的預(yù)定數(shù)量的路線,并且可以將這些路線提供給駕駛者以供選擇。在下一步驟506中,開(kāi)始沿著確定的或選擇的路線進(jìn)行路線導(dǎo)航。這樣,使用本實(shí)施例的方法,可以沿著燃料效率最高的路線引導(dǎo)駕駛者,因此,降低了車(chē)輛的運(yùn)行成本和對(duì)環(huán)境的污染。
雖然在本文中公開(kāi)了本發(fā)明的一些具體實(shí)施例,但是可以進(jìn)行各種修改和變形,而不會(huì)脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。這些實(shí)施例在所有方面都是說(shuō)明性的而非限制性,并且所有改變都包含在所附的權(quán)利要求的含義和等效范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種估算用于路段的車(chē)輛(1)的與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的方法,該方法包括以下步驟
基于為所述路段而設(shè)的信息,至少估算用于所述路段的所述車(chē)輛(1)的第一操作參數(shù);
基于所述第一操作參數(shù),估算用于所述路段的與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù),該估算考慮至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù),其中,所述至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)通過(guò)以下步驟確定
當(dāng)車(chē)輛(1)在運(yùn)行時(shí),獲取用于至少兩個(gè)車(chē)輛操作參數(shù)的駕駛數(shù)據(jù);
提供至少兩個(gè)車(chē)輛操作參數(shù)之間的預(yù)定關(guān)系,所述預(yù)定關(guān)系考慮所述至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù);以及
根據(jù)用于所述至少兩個(gè)車(chē)輛操作參數(shù)的所述駕駛數(shù)據(jù)和所述預(yù)定關(guān)系,確定所述至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,所述與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)是燃料消耗量、能量消耗量和二氧化碳CO2排放量中的至少一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法,其中,將所述用于路段的第一操作參數(shù)估算為時(shí)間或距離的函數(shù),該函數(shù)的函數(shù)值在路段上是可變的。
4.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法,其中,所述第一操作參數(shù)是估算的用于所述路段的所述車(chē)輛(1)的速度和估算的用于所述路段的所述車(chē)輛(1)的加速度中的至少一個(gè)。
5.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法,其中,為所述路段而設(shè)的信息包括路段類(lèi)型、路段等級(jí)、該路段允許的最大速度、為該類(lèi)型的路段確定的平均速度、用于該路段的目標(biāo)速度、該路段的形狀參數(shù)、該路段的傾斜度和該路段的當(dāng)前交通信息(205)中的至少一個(gè)。
6.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法,其中,所述第一操作參數(shù)的估算進(jìn)一步基于為所述車(chē)輛(1)的駕駛者確定的駕駛行為(203)。
7.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法,其中,將預(yù)定的車(chē)輛操作參數(shù)之間的預(yù)定關(guān)系提供給復(fù)數(shù)個(gè)車(chē)輛子系統(tǒng)模型(202)中的每一個(gè),并且其中,基于所述預(yù)定關(guān)系為每一個(gè)子系統(tǒng)模型確定至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù),在估算所述與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)時(shí)考慮被確定的與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法,其中,所述車(chē)輛子系統(tǒng)模型(202)包括用于車(chē)輪到發(fā)動(dòng)機(jī)耦合的模型、用于加檔/減檔過(guò)程中的滑動(dòng)的模型、用于所需的所述車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的模型和用于空轉(zhuǎn)的模型中的至少一個(gè)。
9.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法,其中,獲取駕駛數(shù)據(jù)所用于的至少兩個(gè)車(chē)輛操作參數(shù)選自包括速度、加速度、制動(dòng)壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、使用的檔位、燃料消耗量、燃料箱的裝載量和駕駛狀態(tài)的組。
10.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法,其中,所述至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)與選自以下組的與具體車(chē)輛相關(guān)的性質(zhì)成比例,所述與具體車(chē)輛相關(guān)的性質(zhì)選自包括所述車(chē)輛的傳動(dòng)比、滾動(dòng)阻力系數(shù)cR、空氣動(dòng)力阻力系數(shù)cL、加速阻力系數(shù)cB、制動(dòng)阻力系數(shù)、減速的制動(dòng)部分、離合器操作速度系數(shù)、空轉(zhuǎn)時(shí)的燃料消耗量、空轉(zhuǎn)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、爬升阻力和發(fā)動(dòng)機(jī)效率的組。
11.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法,還包括在獲取的用于所述至少兩個(gè)車(chē)輛操作參數(shù)的駕駛數(shù)據(jù)中識(shí)別不同的駕駛階段,其中對(duì)于每一個(gè)駕駛階段確定至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其中,每一個(gè)識(shí)別出的駕駛階段與一組與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)相關(guān)聯(lián),所述與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)是根據(jù)相應(yīng)的駕駛數(shù)據(jù)確定的,當(dāng)估算與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)時(shí),考慮對(duì)于識(shí)別出的駕駛階段所確定的與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法,其中,能夠被識(shí)別的駕駛階段包括空轉(zhuǎn)階段、加速階段、恒速駕駛階段、平坦駕駛階段、減速駕駛階段和采用剎車(chē)的駕駛階段中的至少一個(gè)。
14.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法,其中,使用統(tǒng)計(jì)參數(shù)估算程序或參數(shù)優(yōu)化程序來(lái)確定所述至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。
15.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法,其中,所述與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的估算包括以下步驟
基于所述第一操作參數(shù)、至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)中的第一個(gè)和相應(yīng)的關(guān)系,估算用于所述路段的所述車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速;
基于所述第一操作參數(shù)、至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)中的至少第二個(gè)和相應(yīng)的關(guān)系,估算用于所述路段的由所述車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩;以及
根據(jù)估算的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、估算的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、所述至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)中的至少第三個(gè)和相應(yīng)的關(guān)系,估算用于所述路段的所述與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15中的任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法,其中,所述第一操作參數(shù)是車(chē)輛的速度,并且其中,所述與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的估算包括以下步驟
基于所述速度、所述至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)中的至少第一個(gè)和相應(yīng)的關(guān)系,估算用于所述路段的所述車(chē)輛的駕駛阻力的總和;以及
根據(jù)估算的速度、估算的駕駛阻力、所述至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)中的至少第二個(gè)和相應(yīng)的關(guān)系,估算用于所述路段的與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)。
17.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法,進(jìn)一步包括以下步驟將對(duì)應(yīng)于所估算的與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的成本值分配給所述路段或分配給所述路段的等級(jí)或類(lèi)型,所述成本值被提供用于進(jìn)一步的路線計(jì)算。
18.一種車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)中的路線計(jì)算方法,包括以下步驟
從所述導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中取出路段,所述路段與對(duì)應(yīng)于與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的成本值相關(guān)聯(lián),所述與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)是根據(jù)權(quán)利要求1-17中任意一項(xiàng)所述的方法確定的,所述成本值與單獨(dú)的路段或路段的不同類(lèi)型或等級(jí)相關(guān)聯(lián);
考慮對(duì)應(yīng)于與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的成本值,確定從起始點(diǎn)到目的地的路線。
19.一種車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)中的路線計(jì)算方法,包括以下步驟
接收用于預(yù)定路段的當(dāng)前交通信息;
根據(jù)權(quán)利要求1-17中的一項(xiàng)來(lái)估算用于預(yù)定路段的與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù),該估算考慮所述當(dāng)前交通信息;以及
考慮對(duì)應(yīng)于估算的用于預(yù)定路段的與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的成本,確定到達(dá)目的地的路線。
20.一種用于車(chē)輛的導(dǎo)航系統(tǒng),包括
接口單元(26),為車(chē)輛傳感器系統(tǒng)(1-14)提供接口;
處理單元(21),用于通過(guò)基于為路段而設(shè)的信息,至少估算用于所述路段的所述車(chē)輛的第一操作參數(shù),并且通過(guò)基于所述第一操作參數(shù)估算用于所述路線的與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù),來(lái)估算用于所述路段的所述車(chē)輛的與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù),該估算考慮至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù),
其中,所述處理單元(21)還用于通過(guò)以下步驟來(lái)確定所述至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)
當(dāng)所述車(chē)輛(1)在運(yùn)行時(shí),經(jīng)由所述接口單元獲取用于至少兩個(gè)車(chē)輛操作參數(shù)的駕駛數(shù)據(jù);
提供所述至少兩個(gè)車(chē)輛操作參數(shù)之間的預(yù)定關(guān)系,該預(yù)定關(guān)系考慮所述至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù);以及
根據(jù)用于所述至少兩個(gè)車(chē)輛操作參數(shù)的所述駕駛數(shù)據(jù)和所述預(yù)定關(guān)系,
確定所述至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的導(dǎo)航系統(tǒng),還包括用于存儲(chǔ)由所述處理單元確定的至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)(22)。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的導(dǎo)航系統(tǒng),其中,所述處理單元用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-19中的一項(xiàng)所述的方法。
23.一種可以加載到計(jì)算裝置的內(nèi)部存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品,所述產(chǎn)品包括當(dāng)所述產(chǎn)品被運(yùn)行時(shí)用于執(zhí)行權(quán)利要求1-19中一項(xiàng)所述的方法的軟件代碼部分。
24.一種具有電子存儲(chǔ)的可讀控制信息的電子可讀數(shù)據(jù)載體,其被配置成,當(dāng)在計(jì)算裝置中使用所述數(shù)據(jù)載體時(shí),所述控制信息執(zhí)行權(quán)利要求1-19中一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種估算用于路段的車(chē)輛(1)的與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù)的方法,該方法包括以下步驟基于為路段而設(shè)的信息來(lái)估算用于該路段的車(chē)輛(1)的至少第一操作參數(shù);基于上述的第一操作參數(shù)來(lái)估算用于該路段的與推進(jìn)相關(guān)的操作參數(shù),該估算考慮至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù),其中,至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)通過(guò)以下步驟確定當(dāng)車(chē)輛(1)在運(yùn)行時(shí),獲取用于至少兩個(gè)車(chē)輛操作參數(shù)的駕駛數(shù)據(jù);提供至少兩個(gè)車(chē)輛操作參數(shù)之間的預(yù)定關(guān)系,該預(yù)定關(guān)系考慮上述的至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù);以及,根據(jù)用于至少兩個(gè)車(chē)輛操作參數(shù)的駕駛數(shù)據(jù)和上述預(yù)定關(guān)系來(lái)確定至少一個(gè)與具體車(chē)輛相關(guān)的參數(shù)。
文檔編號(hào)G01C21/34GK101825469SQ20101017684
公開(kāi)日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2010年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月18日
發(fā)明者塞巴斯蒂安·克魯格, 亞力克塞·普賴亞金, 彼得·庫(kù)內(nèi)思 申請(qǐng)人:哈曼貝克自動(dòng)系統(tǒng)股份有限公司