(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
標高をマトリクス状の各点毎に保持するステップと、
道路軌跡をノード点として保持するステップと、
勾配を求めるノード点について、該ノード点近傍の３点の標高を抽出するステップと、
該３点の標高データの形成する三角形の面の傾きベクトルを算出するステップと、
該傾きベクトルとノード点における進行方向との相対関係によって該ノード点での道路勾配を算出するステップと、からなることを特徴とする道路勾配の算出方法。
【請求項２】
標高をマトリクス状の各点毎に保持するステップと、
道路軌跡をノード点として保持するステップと、
勾配を求めるノード点について、該ノード点近傍の３点の標高を抽出するステップと、
該３点の標高データの形成する三角形の面の傾きベクトルを算出するステップと、
該傾きベクトルとノード点における進行方向との余弦成分から道路勾配を算出するステップと、からなることを特徴とする道路勾配の算出方法。
【請求項３】
標高をマトリクス状の各点毎に保持するステップと、
道路軌跡をノード点として保持するステップと、
勾配を求めるノード点について、該ノード点近傍の３点の標高を抽出するステップと、
該３点の座標及び標高と、該ノード点の座標との相対関係によって該ノード点における標高を算出するステップと、
勾配を求めるノード点の次のノード点について、該次ノード点近傍の３点の標高を抽出するステップと、
該３点の座標及び標高と、該次ノード点の座標との相対関係によって該次ノード点における標高を算出するステップと、
上記ノード点の標高と次ノード点の標高との差から道路勾配を算出するステップと、からなることを特徴とする道路勾配の算出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ナビゲーションシステムに用いられる地図データに基づき道路勾配を算出する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ナビゲーション装置が、検出した車両の位置と、演算した目的地までのルートとを地図表示画面上に表示する、即ち、地図情報等を運転者等に提示するために用いられている。
更に、このナビゲーション装置に、情報等の提示のみではなく、積極的に車両の走行装置を制御させる技術について種々提案が成されている。例えば、特公平６−５８１４１号に、ナビゲーション装置を用いて、車両の現在位置における道路状況を求め、該状況に応じて自動変速機の制御パターンを変更する技術が提案されている。
【０００３】
上記技術においては、山岳地帯を走行していることがナビゲーション装置により検出された際には、山岳道路用の制御パターンを自動変速機に設定することができる。しかしながら、山岳地帯においても、低い変速段を選択して強力にエンジンブレーキを効かせた方が望ましい下り坂や、曲がりくねった登坂路が有る他、緩やかな長い下り坂、直線の登坂路等も有る。このため、自動変速機を制御する際には、ナビゲーション装置を用いて山岳路であることを検出する他、更に、道路勾配を検出することが望ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、勾配の検出は、加速度の変化から求める方法が知られているが、この方法では実際に勾配が変化し、車両の挙動が変わってから勾配が求められるため、予め道路勾配に応じた変速段を選択することができなかった。このため、ナビゲーション装置の道路のデータ中に勾配のデータを付加して格納し、該ナビゲーション装置によって道路勾配を検索する方法が考え得るが、この方法では、データ量が膨大となり、従来のＣＤＲＯＭ中には必要とされる地図データを収容できなくなってしまう。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、最小のデータ量で道路勾配を算出できる道路勾配の算出方法を提案することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の道路勾配の算出方法では、
標高をマトリクス状の各点毎に保持するステップと、
道路軌跡をノード点として保持するステップと、
勾配を求めるノード点について、該ノード点近傍の３点の標高を抽出するステップと、
該３点の標高データの形成する三角形の面の傾きベクトルを算出するステップと、
該傾きベクトルとノード点における進行方向との相対関係によって該ノード点での道路勾配を算出するステップと、からなることを技術的特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の道路勾配の算出方法では、標高をマトリクス状の各点毎に保持するとともにノード点及びノード点の連続として処理された道路軌跡を保持した地図データの中から、勾配を求めるノード点について、該ノード点近傍の３点の標高を抽出するステップと、該３点の標高データの形成する三角形の面の傾きベクトルを算出するステップと、該傾きベクトルとノード点における進行方向との余弦成分から道路勾配を算出するステップと、からなることを特徴とする道路勾配の算出方法。
【０００８】
更に、請求項３の道路勾配の算出方法では、
標高をマトリクス状の各点毎に保持するステップと、
道路軌跡をノード点として保持するステップと、
勾配を求めるノード点について、該ノード点近傍の３点の標高を抽出するステップと、
該３点の座標及び標高と、該ノード点の座標との相対関係によって該ノード点における標高を算出するステップと、
勾配を求めるノード点の次のノード点について、該次ノード点近傍の３点の標高を抽出するステップと、
該３点の座標及び標高と、該次ノード点の座標との相対関係によって該次ノード点における標高を算出するステップと、
上記ノード点の標高と次ノード点の標高との差から道路勾配を算出するステップと、からなることを技術的特徴とする。
【０００９】
請求項１の道路勾配の算出方法では、勾配を求めるノード点について、該ノード点近傍の３点の標高を抽出し、そして、該３点の標高データのの形成する三角形の面の傾きベクトルを算出し、該傾きベクトルとノード点における進行方向との相対関係によって該ノード点での道路勾配を算出する。このため、各ノード点について標高データを備えることなく、標高をマトリクス状の各点毎に保持するのみで、道路勾配を求めることが可能となる。
【００１０】
請求項２の道路勾配の算出方法では、勾配を求めるノード点について、該ノード点近傍の３点の標高を抽出し、該３点の標高データの形成する三角形の面の傾きベクトルを算出する。そして、該傾きベクトルと、ノード点における進行方向との余弦成分から道路勾配を算出する。このため、各ノード点について標高データを備えることなく、標高をマトリクス状の各点毎に保持するのみで、道路勾配を求めることが可能となる。
【００１１】
請求項３の道路勾配の算出方法では、勾配を求めるノード点について、該ノード点近傍の３点の標高を抽出し、該３点の座標及び標高と、該ノード点の座標との相対関係によって該ノード点における標高を算出する。更に、勾配を求めるノード点の次のノード点について、該次ノード点近傍の３点の標高を抽出し、該３点の座標及び標高と、該次ノード点の座標との相対関係によって該次ノード点における標高を算出する。そして、上記ノード点の標高と、次ノード点の標高との差から道路勾配を算出する。このため、各ノード点について標高データを備えることなく、標高をマトリクス状の各点毎に保持するのみで、道路勾配を求めることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施態様について図を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施態様に係る自動変速機の制御機構を示している。この車両には、自車位置を検出すると共に経路案内を行う車両用のナビゲーション装置１０と、最適な制御パターンを設定してオートマチックトランスミッション６０を制御するオートマチックコントロールユニット２０と、エンジン５０を制御するエンジンコントロールユニット３０とが備えられている。
【００１３】
ナビゲーション装置１０は、ＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）を用いて人工衛星からの電波をアンテナ１２を介して受信し、現在位置を算出すると共に、ＣＤＲＯＭ１４に記録された地図データを読み出し、地図上での現在位置を識別する。また更に、後述するように地図データ中の山岳地帯等の道路環境に関するデータ、現在位置、及び、算出した道路傾斜の度合いをオートマチックコントロールユニット２０に対して送出する。
【００１４】
エンジンコントロールユニット３０は、スロットル７０からのスロットル開度の信号と、エンジン５０からのエンジン回転数その他（冷却水温、０2 センサ信号等）とに基づき、エンジン５０に対して燃料噴射指令を与えて、エンジン５０を制御する。
【００１５】
オートマチックコントロールユニット２０は、スロットル７０からのスロットル開度の信号と、オートマチックトランスミッション６０からの車速とに基づき、選択した制御パターンに従いオートマチックトランスミッション６０に対してギヤーの変速指令を与えるように構成されている。また、オートマチックトランスミッション６０は、シフトレバー７４の操作に従い変速段を切り換えるようになっている。更に、このオートマチックトランスミッション６０は、ドライブレンジが選択されている状態で、後述する道路環境及び道路勾配に従い適切な変速段を選択するよう構成されている。
【００１６】
ここで、本実施態様のオートマチックコントロールユニット２０による道路勾配の算出方法の説明に先立ち、ＣＤＲＯＭ１４に記録された地図データの内容について、図２を参照して説明する。
図２は地図データの内容を模式的に示している。図中で、実線Ｒは道路を示している。ここで、該地図データにおいては、道路は、複数のノード点Ｎ１、Ｎ２、・・・に依って規定される軌跡としてデータ化されている。即ち、図中で示す各ノード点の座標（緯度・経度）がデータとして保持されており、道路はこのノード点を結ぶ線分（以下リンクとして参照する）の連続として情報処理されることとなる。このノード点により道路をデータ化する方式は、ナビゲーション用データとして一般的に採用されている。ここで、比較的間隔の広いノード点Ｎ１とＮ２とを結ぶリンクは、ほぼ直線状の道路であり、間隔の狭いノード点Ｎ３、Ｎ４・・・Ｎ９までは、Ｓ字状のカーブ道路である。
【００１７】
他方、この第１実施態様では、上述した道路を概念するためのノード点のみならず、マトリクス状に標高が保持されている。このマトリクス状の各点は、２５０ｍ間隔に設けられている。例えば、図中に１０−１０で指示した標高点は、標高２０ｍであり、１０−１１で指示した標高点は標高２２ｍである。
【００１８】
第１実施態様では、従来の道路の偏曲点を示すノード点のデータを基に、上述したマトリクス状の標高データによって道路の傾斜を求める。この処理について、図５のフローチャート、及び、図３、図４の説明図を参照して説明する。
先ず、ナビゲーション装置１０は、走行道路の前方にある通過予定のノード点の位置を検索する（Ｓ１２）。ここでは、図２に示すノード点Ｎ１を検索したものとする。次に、検索したノード点近傍の３点の標高点を抽出する（Ｓ１４）。ここでは、標高点１０−１０、標高点１０−１１、標高点１１−１０を抽出する。そして、該３点の標高点の座標（緯度・経度）及び標高のデータを読み込む（Ｓ１６）
【００１９】
この３点の標高点を拡大して図３に示す。次に、３点の標高データから図中に示すように三角形の面Ｄ１を形成する（Ｓ１８）。図中では、水平に示しているが、標高点１１−１０が標高２４ｍで最も高く、標高点１０−１１が標高２２ｍで次に高く、標高点１０−１０が標高２０ｍで最も低いため、三角形の面Ｄ１は、該標高点１０−１０側へ傾いて形成されている点に注意されたい。
【００２０】
その後、該三角形の面の傾きを示すベクトルを算出する（Ｓ２０）。この３点の形成する三角形の傾きベクトルＶ１を図４中に示す、ここでは、最も低い標高点１０−１０から、図中の右上に向かう傾きベクトルＶ１が求められる。標高点１１−１０の方が標高点１０−１１よりも高いため、傾きベクトルは、標高点１１−１０側へ近い方へ向かっている。なお、例えば、標高点１１−１０と標高点１０−１１との標高が等しいときには、傾きベクトルは、標高点１１−１０と標高点１０−１１とを結ぶ中央点を指向し、また、標高点１０−１１が標高点１１−１０よりも高いときには、傾きベクトルは、標高点１０−１１側へ近い方へ向かう。他方、標高点１１−１０及び標高点１０−１１の標高が更に高いときには、傾きベクトルの全長が長くなる
【００２１】
次に、該傾きベクトルＶ１と道路の進行方向（ここでは、ノード点Ｎ１からノード点Ｎ２への方向）Ｆ１とのなす角度θ１を算出する（Ｓ２２）。次に、該角度θ１が９０°を越えるか、或いは、９０°未満であるかに基づき、登り勾配か、或いは、下り勾配かを判断する。ここで、θ１が９０°の時には、平坦路であると判断する。他方、角度θ１が９０°を越える際には、下り路であると判断し、図中に示すように角度θ１が９０°未満のときには、登り路であると判断する。
【００２２】
ここで、例えば、車両が逆方向、即ち、ノード点Ｎ２からノード点Ｎ１に向かい、該ノード点Ｎ１から図示しないノード点Ｎ０に向かう場合について説明する。ここでは、進行方向Ｆ２については、図中に示すように該進行方向Ｆ２と傾きベクトルＶ１とのなす角度θ２が９０°を越えるため、下り勾配であると判断される。
【００２３】
最後に、ナビゲーション装置１０は、傾きベクトルＶ１と道路の進行方向Ｆ１とのなすcosin 成分の大きさから、道路の勾配の度合いを算出し（Ｓ２６）、オートマチックコントロールユニット２０側へ送出する。なお、このノード点Ｎ１についての処理の終了により、引き続き、図４中に示すように次のノード点Ｎ２について同様な処理を行い、登り勾配か、或いは、下り勾配かを判断すると共に、道路の勾配の度合いを算出する。
【００２４】
ナビゲーション装置１０から登り・下り勾配、及び、道路の勾配の度合いの入力されたオートマチックコントロールユニット２０は、図１に示すノード点の間隔等が直線路か、或いは、曲線路かを判断すると共に、該ナビゲーション装置１０からの傾斜の度合いに基づいて、変速段を制御する。例えば、曲線路で下り勾配が大きなときには、低い変速段を選択して強力にエンジンブレーキが掛かるようにし、また、直線路で勾配が小さなときには、高い変速段を選択して燃料の消費を抑える。
【００２５】
引き続き、本発明の第２実施態様に係る道路勾配の算出方法について、図６の説明図と図７のフローチャートとを参照して説明する。この第２実施態様の装置の機械的構成は、図１を参照して上述した第１実施態様と同様であり、また、地図データの構成については、図２及び図３を参照して上述した第１実施態様と同じであるため、図１、図２及び図３を参照すると共にこれらの説明を省略する。
【００２６】
上述した第１実施態様では、各ノード点毎に道路傾斜の度合いを算出したが、この第２実施態様で、２点のノード点の標高を求め、両ノード点の標高差から道路傾斜を求める。この説明に先立ち、各ノード点の標高の算出方法について、図６を参照して説明する。ここでは、標高点Ａ、Ｂ、Ｃに囲まれたノード点Ｎｎの標高を算出するものとする。
【００２７】
標高点Ａの座標を（Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ）、標高点Ｂの座標を（Ｘｂ、Ｙｂ、Ｚｂ）、標高点Ｃの座標を（Ｘｃ、Ｙｃ、Ｚｃ）と置き、ノード点ＮｎのＸ座標をｘ、Ｙ座標をｙ、また、Ｚ座標、即ち、求める標高をＺとする。ここで、平面ＡＢＣについて、次の数１で規定する。
【数１】
Ｌｘ＋Ｍｙ＋Ｎｚ＝１
クラーメルの公式より数２が成立する。
【数２】
0003721441.tif 000002
ここで、数３が設立する。
【数３】
0003721441.tif 000003
上の数１〜数３より、Ｚは次の数４にて求め得る。
【数４】
0003721441.tif 000004
【００２８】
次に、第２実施態様による道路勾配の算出方法について、当該処理を示す図７のフローチャートを参照して説明する。
先ず、ナビゲーション装置１０は、走行道路の前方にある通過予定のノード点の位置を検索する（Ｓ３２）。ここでは、図２に示すノード点Ｎ１を検索したものとする。次に、検索したノード点近傍の３点の標高点を抽出する（Ｓ３４）。ここでは、標高点１０−１０、標高点１０−１１、標高点１１−１０を抽出する（図３参照）。そして、該３点の標高点の座標（緯度・経度）及び標高に関する標高データを読み込む（Ｓ３６）。そして、この３点の標高データから、当該ノード点（ここではノード点Ｎ１）の標高を図６を参照して上述したように算出する（Ｓ３８）。
【００２９】
その後、次に通過予定のノード点の位置を検索する（Ｓ４０）。ここでは、図２に示すノード点Ｎ２を検索したものとする。次に、検索したノード点近傍の３点の標高点を抽出する（Ｓ４２）。ここでは、標高点１０−１２、標高点１１−１１、標高点１１−１２を抽出する（図３参照）。そして、該３点の標高データを読み込む（Ｓ４４）。そして、この３点の標高データから、当該ノード点（ここではノード点Ｎ２）の標高を算出する（Ｓ４６）。その後、上記ステップ３８で算出したノード点Ｎ１の標高とステップ４６にて算出したＮ２との標高との差、及び、両ノード点の距離から、道路勾配を算出する（Ｓ４８）。
【００３０】
上述した第１実施態様の道路勾配の算出方法は、標高データにより形成される面が変わっても連続的に勾配を判断できる利点がある。他方、第２実施態様の方法は、正確に道路勾配を算出できる利点がある。
【００３１】
【効果】
以上記述したように本発明の道路勾配の算出方法によれば、各ノード点について標高データを備えることなく、標高をマトリクス状の各点毎に保持するのみで、道路勾配を求めることが可能となるため、最小のデータ量で道路勾配を算出できるという顕著な効果がある。
また、既存のノード点によって道路軌跡を規定するナビゲーション装置用の地図データに加えて、マトリクス状の座標に標高データを持たせるのみで本実施態様は構成し得るため、地図データの作成が容易である利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施態様に係る道路勾配の算出方法を用いる自動変速機の制御装置のブロック図である。
【図２】第１実施態様の地図データの内容を示す説明図である。
【図３】図２の説明図の一部を拡大して示す説明図である。
【図４】第１実施態様の傾きベクトル算出について示す説明図である。
【図５】第１実施態様の道路勾配の算出方法の処理を示すフローチャートである。
【図６】第２実施態様の標高算出について示す説明図である。
【図７】第２実施態様の道路勾配の算出方法の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  ナビゲーション装置
２０  オートマチックコントロールユニット
６０  オートマチックトランスミッション
Ｎ１、Ｎ２  ノード点
１０−１０、１０−１１  標高点
Ｖ１、Ｖ２  傾きベクトル
【図１】
0003721441.tif 000005
【図２】
0003721441.tif 000006
【図３】
0003721441.tif 000007
【図４】
0003721441.tif 000008
【図５】
0003721441.tif 000009
【図６】
0003721441.tif 000010
【図７】
0003721441.tif 000011