用于处理数字地图的地图数据的方法和设备

摘要

本发明涉及一种用于处理数字地图的地图数据的方法，其中，提供包括行驶路线的地形的路线数据和行驶路线的预定的路线位置的位置数据的地图数据(701)，其中，位置数据对应在预定的路线位置处的车辆额定速度的速度数据，其中，仅针对处于与行驶方向相关的预定的路线位置之前的行驶路线的子行驶路线将对应子行驶路线的地形的路线数据与位置数据相关联(703)，其中，将关联的数据作为经处理的数字地图的经处理的地图数据来进行存储(705)。本发明还涉及一种相应的设备和相应的计算机程序。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于处理数字地图的地图数据的方法。本发明还 涉及一种用于处理数字地图的地图数据的设备。此外，本发明涉及一 种计算机程序。

背景技术

公开文献DE10345319A1描述了车辆运行参数的自动的、有远 见的影响、例如车辆速度有关速度控制器的影响。对此应用来自紫玉 数字地图的位于前面的道路坡度。

包括关于道路坡度的信息的这样的数字地图通常需要巨大的存 储要求。

发明内容

因此，基于本发明的目的能够由此看到的是，提供一种用于处理 数字地图的地图数据的方法，该方法减少了对于数字地图来说所需要 的存储要求。

基于本发明的目的也能够由此看到的是，提供一种用于处理数字 地图的地图数据的相应的设备。

此外，基于本发明的目的能够由此看到的是，提供了相应的计算 机程序以及相应的计算机程序产品。

这些目的借助于独立权利要求的相应的内容实现。有利的设计方 案是各个从属权利要求的内容。

根据一个方面，提供一种用于处理数字地图的地图数据的方法， 其中，提供包括行驶路线的地形的路线数据和行驶路线的预定的路线 位置的位置数据的地图数据，其中，位置数据对应预定的路线位置处 的车辆额定速度的速度数据，其中，仅针对位于与行驶方向相关的预 定的路线位置之前的行驶路线的子行驶路线将对应子行驶路线的地 形的路线数据与位置数据关联，其中，将关联的数据作为处理的数字 地图的处理的地图数据存储。

根据另一个方面，提供一种用于处理数字地图的地图数据的设 备，其中，地图数据包括行驶路线的地形的路线数据和行驶路线的预 定的路线位置的位置数据，其中，位置数据对应预定的路线位置处的 车辆额定速度的速度数据，设备包括关联装置，关联装置设计为仅针 对位于与行驶方向相关的预定的路线位置之前的行驶路线的子行驶 路线使对应子行驶路线的地形的路线数据与位置数据关联，并且关联 的数据作为处理的数字地图的处理的地图数据存储。

还根据一个方面提供一种计算机程序，当计算机程序在计算机上 执行的时候，计算机程序包括用于执行用于处理数字地图的地图数据 的方法的程序代码。

计算机程序也能够分离地由设备作为独立的产品、计算机程序产 品进行销售。对此能够利用存储卡或者CD-Rom将计算机程序存储在 能单独销售的数据载体上。还能够实现的是，从互联网软件供应商的 数据服务器下载。

仅针对子行驶路线的地形的路线数据与位置数据的关联或连接 以有利的方式起作用，即在调用路线位置时由于关联或连接能够同时 提供地形的路线数据。因此，在此以有利的方式节省了存储空间，因 为必须仅针对位于路线位置之前的子行驶路线存储地形数据。因为关 联的是数字地图的基础，所以需要的存储空间明显小于针对完整的行 驶路线存储全部的地形的路线数据的情况。也就是说，特别地仅针对 子行驶路线存储相对应的地形的路线数据。不存储在行驶方向上位于 子行驶路线之前的地形的路线数据。

特别地，地形的路线数据在本发明的意义中描述了行驶路线的地 形。特别地，地形的路线数据包括关于行驶路线的坡度和/或下坡的信 息。也就是说，地形的路线数据能够特别地包括坡度值、下坡值、即 特别是负的坡度值。

特别地，位置数据在本发明的意义中描述了预定的路线位置的位 置。

特别地，速度数据在本发明的意义中描述的是，车辆在预定的路 线位置应当具有什么样的车辆额定速度。也就是说，例如能够在预定 的路线位置开始速度限制。在此，例如能够在行驶路线上布置速度限 制指示。特别地，预定的路线位置能够例如是地点入口或者高速公路 驶入口。预定的路线位置能够例如是转弯处。

特别地，子行驶路线在本发明的意义中仅涉及行驶路线的一部分 和在行驶方向上位于预定的路线位置之前的总的行驶路线。

通常合理的是，车辆在预定的路线位置以对应车辆额定速度的速 度前行。

特别地，前行在本发明的意义中涉及不要求驱动功率的车辆的运 行。也就是说，例如驾驶员能够特别地不要求车辆驱动装置的驱动功 率。在此特别地，其对此将其脚从油门拿开或者不操纵油门。因为车 辆应当在预定的路线位置具有确定的车辆额定速度，其中，车辆应当 在预定的路线位置之前相应地开始前行，所以预定的路线位置也能够 被称为前行事件。因此，前行事件涉及行驶路线上的位置，在该位置 车辆应当具有预定的车辆额定速度。

因此特别地，前行事件触发了车辆的前行，从而使车辆应当在前 行事件的位置具有预定的车辆额定速度。

根据一个实施方式能够设置的是，子行驶路线的长度根据在预定 的路线位置之前的行驶路线的地形地确定。

由此能够以有利的方式为前行提供前行策略，因为目前能够具体 地应用真正当前的地形，以用于计算前行策略。例如能够设置的是， 在行驶路线在预定的路线位置之前存在大的下坡时相应地长地选择 子行驶路线。因此也就是说，在存在负的坡度、即下坡时子行驶路线 的长度能够特别地与负的坡度成比例。因此也就是说，特别地下坡越 长子行驶路线的长度就越长。因此，在水平(0°坡度)中在发动机惯 性运行(被耦合)中，当目前的中等车辆从70km/h的起始速度(典 型的公路速度)前行到50km/h(地点入口)的时候，其大约需要260m 的前行路线。如果存在仅-2°的下坡，那么前行路线就升高到大约 600m。

在行驶路线在预定的路线位置之前存在大的上坡时能够例如设 置的是，与大的下坡相比为子行驶路线设置更短的长度。这因此是合 理的，因为在预定的路线位置之前存在大的上坡时车辆仅需要更小的 子行驶路线，以便前行使得车辆实际速度对应预定的路线位置的车辆 额定速度。如果在上述场景(中等车辆应当以牵引的发动机从70km/h 前行到50km/h)中存在+2°的坡度，那么前行过程就缩短到大约150m。 与之相反，在大的下坡的情况下车辆能够前行相应更长的路线，从而 在此必须存在相应更多的关于地形的信息，以便能够计算好的前行策 略。

根据另一个实施方式能够设置的是，子行驶路线的长度根据描述 车辆的物理特性的车辆参数、特别是多个车辆参数地确定。

特别地，车辆参数在本发明的意义中描述了车辆的物理特性。这 样的物理特性例如能够是车辆的质量、轮胎的摩擦系数、负载状态、 燃料填充水平、空气阻力系数和/或滚动摩擦。因为不同的车辆能够前 行地不同，所以能够以有利的方式特别为确定的车辆测定优化的前行 策略。

根据另一个实施方式能够设置的是，子行驶路线的长度根据描述 车辆的运行状态的车辆运行参数、特别是多个车辆运行参数地确定。

特别地，车辆运行参数在本发明的意义中描述了车辆的运行状 态。这样的运行状态例如能够是利用发动机牵引扭矩的前行。车辆的 运行状态例如能够是具有从传动系脱离的驱动发动机。

在利用发动机牵引扭矩的前行时驱动发动机仍与传动系耦合。然 而驾驶员不要求驱动发动机的驱动功率。

因此，利用发动机牵引扭矩前行的车辆不同于驱动发动机从传动 系脱离的车辆。这以有利的方式在计算子行驶路线的长度时进行考 虑，从而不会不必要地与位置数据关联过多的地形的路线数据或者过 于少的地形的路线数据。

根据另一个实施方式能够设置的是，在相应的参数的基础上以预 设的额定速度模拟用于到达预定的路线位置的车辆的前行，从而在模 拟的基础上确定子行驶路线的长度。

这些相应的参数例如能够是车辆参数和/或车辆运行参数。

因此，借助于模拟能够以有利的方式特别准确地确定子行驶路线 的长度，从而实际上仅使地形数据与对于前行来说必须的和重要的位 置数据关联。

根据另一个实施方式能够设置的是，在关联之前求出对应子行驶 路线的地形的路线数据的平均值，以便形成对应子行驶路线的平均的 地形的路线数据，其中，对应的平均的地形的路线数据与位置数据关 联。

简单的求平均以有利的方式进一步减少了存储需求。尽管如此， 相应的关联的数据对此适用，以便计算优化的前行过程或者优化的前 行策略。与现实的可能的偏差、即例如前行期间所计算的行驶额定速 度和前行期间真正的测量实际速度之间的差别能够例如在前行过程 期间自我修正。例如，车辆能够在前行期间制动或者加速，从而能够 使得真正的前行与模拟的前行一致。

附图说明

接下来根据优选的实施例详细地阐述本发明。在此示出

图1是以一定的速度在行驶路线上向前行事件运动的车辆，

图2是根据图1的行驶线路在根据现有技术的数字地图中的表 现，

图3是根据图1的行驶线路在数字地图中的表现，其中，基础的 地图数据根据本发明处理，

图4是用于处理数字地图的地图数据的方法的流程图，

图5是根据图1的行驶线路的表现，其中，基础的地图数据根据 本发明处理，

图6是用于处理数字地图的地图数据的设备，

图7是用于处理数字地图的地图数据的方法的流程图。

接下来能够为相同的特征应用相同的标号。

具体实施方式

图1示出了例如以100km/h的速度在行驶路线102上向前行驶件 103运动的车辆101。前行事件103在该情况下是50km/h的速度限制。 在现有技术中描述方法，以便从动力燃料消耗的角度优化地设计车辆 101的前进，其中，例如通过准时地从油门处抬高车辆101的驾驶员 的脚转化利用牵引的发动机的前行过程。其它的策略例如能够在于， 准时地在到达前行事件103之前引入所谓的滑行过程，其中，发动机 从传动系分离(分开；在此发动机能够要么以空转的方式继续运行、 要么完全关断)。

在此，车辆101的运动能够借助于微分方程GL.1(行驶阻力方程) 描述，其中，在下面采用方程的简写“Gl.”：

$v·\frac{dv}{ds}=-b·v^2+\frac{F_{prop}}{m+m_{rot}}-a---G1.1$

其中

并且Gl.2

$b=\frac{0.5·c_W·{\rho }_L·A}{m+m_{rot}}---G1.3$

F_prop：驱动力[N]

m：车辆的总质量[kg]

m_rot：来自有关驱动轴的替代惯性扭矩的替代质量[kg]

ρ_L：空气密度[kg/m³]

c_W：空气阻力系数[-]

A：车辆的正面面积[m²]

f_g：行进阻力系数[-]

g：重力加速度[m/s²]

γ：车道坡度角[rad]

随着行驶事件、例如利用发动机牵引的前行或者滑行，驱动力F_prop和因此的在前行事件103之前的前行过程有区别地下降。引入在前行 事件103之前的前行过程的优化的时间点还根据各个车辆参数、例如 空气阻力系数、正面面积或者质量以及车道坡度γ。能够复杂化地附 加的是，车道坡度γ不是关于前行过程的常数，而是根据地点位置。 这导致的是，公式Gl.1通常不能数学推导地解答，而是经由数值法解 答。

图2示出了根据图1的行驶线路102在数字地图中的表现。在此， 将行驶线路102划分为离散的区段201-209，为其分别存储坡度信息 γ。如果在此不应当超过一个肯定的坡度错误，那么就必须将该街道 段102划分为相应多的区段201-209。在此，行驶线路上的坡度改变 下降的越大(顶点、谷底)，区段必须下降的越小。如果存在非常波 浪化的行驶路线地形，那么这就意味着用于存储相应的地形的路线数 据、在此特别是行驶路线坡度数据的存储开销较大。

在已知的用于导航系统的数字地图中相互分离地存储用于前行 事件和地形的路线数据的信息，其中，始终为总的行驶路线存储对应 行驶路线的地形的路线数据。导航数据的基础通常是所谓的“Shape Points(形状点)”或多边形，由其组成行驶路线区段。随后，为这 些区段和多边形队列附加地存储高度/坡度数据、即地形的路线数据和 像速度限制那样的附加信息。这导致的是，在数据库中存储比用于转 化前行功能所要求的更多的坡度。

因此为了提高效率，根据本发明提出的是，将地形的路线数据、 即特别是坡度数据仅存储到需要其的区域中。因此这意味着，仅将子 行驶路线的地形的路线数据与前行事件、即预定的位置数据关联或连 接。在预见的前行支持中，这例如是在像速度限制或地点入口那样的 前行事件之前最多几百米的区域或子行驶路线。

图3示出了示例性地示出了根据本发明的想法。所示的是两种速 度限制的情况或前行事件301(交通指示牌70km/h)和302(地点入 口)。在交通指示牌70km/h(前行事件301)前，在用于肯定的街道 路线的前行区域中存储地形的路线数据、特别是坡度数据303，即与 前行事件301的位置数据关联并且存储。相对地，这用于街道段或者 前行事件302(坡度数据304)之前的子行驶路线。

图4示出了用于处理数字地图的地图数据的方法的流程图，从而 能够获取与前行事件(301，302)连接的地形的路线数据、特别是坡 度数据。

在步骤401中提供了包括行驶路线的地形的路线数据和行驶路线 的预定的路线位置的位置数据的地图数据。因为这些地图数据接下来 还进行处理并且随后仅将处理的地图数据应用为处理的数字地图的 基础，所以能够将提供的原始数据统称为原始数据。这些原始数据例 如能够由导航地图数据供应商提供或分配。

原始数据库、即原始数据通常不直接在导航系统中使用，而是借 助于数据编译器或者借助于根据本发明的用于处理地图数据的设备 进行剪裁，并且因此特别地针对导航系统进行编辑。

在数据编译器或者该设备中例如设置过滤器，其在步骤402中在 原始数据中滤出前行事件、即特别是具有相应的速度数据的前行事件 的位置数据。

在一个有利的设计方案中，该过滤器能够经由参数在附加的可选 的步骤406中参数化，以便影响所发现的前行事件(例如仅影响速度 限制的交通指示牌或者附加地也影响由于其几何形状而导致速度限 制的转弯又或者附加地影响地点入口)。

如果找到了对于要制造的产品、即在此例如是要制造的数字地图 来说重要的前行事件，那么就将其输送给另外的处理步骤403。在那 里目前实现了地形的路线数据、即特别是坡度值的过滤，这些坡度值 位于所找到的前行事件的重要的前行区域、即子行驶路线中。

因为前行区域能够既根据车辆种类又根据前行功能(利用发动机 牵引扭矩的前行、利用从传动系脱离的发动机的前行)，那么就能够 例如能根据步骤404参数化该过滤器。在最简单的情况下给出在前行 事件之前的最大的前行区域、即子行驶路线的恒定的长度。

在前行区域之中从原始数据中滤出全部的地形的路线数据，并且 根据步骤405在最后的导航数据库405中与所属的前行事件一起存 储。该存储包括将滤出的地形的路线数据与所属的前行事件、即所属 的预定的路线位置的位置数据关联以及将这些关联的数据作为处理 的地图数据存储。这些处理的地图数据形成了处理的数字地图的基 础。

特别地，也能够在未示出的实施例中应用复杂的过滤功能，例如 根据坡度的前行长度的过滤(在前行事件之前的大的下坡中为长的前 行区域滤出坡度数据，在前行事件之前的大的向上坡度中为短的前行 区域滤出坡度数据)。在最复杂的情况下，用于步骤404的过滤器参 数例如能够是车辆参数(例如质量、空气阻力系数或滚动摩擦)。在 根据步骤403自身的过滤器中能够例如利用这些参数模拟车辆的前行 过程，并且因此确定前行长度、即子行驶路线的长度，并且在确定的 前行长度的基础上根据步骤401从原始数据中滤出地形的路线数据、 特别是坡度参数，并且根据步骤405存储在导航数据库中。

在另一个有利的设计方案中能够设置的是，将地形的路线数据的 数量、即特别是坡度数据量限制在最小值上。

这在图5中示例性地示出。

图5再次示出了图1中的场景。车辆101在前行事件103“交通 指示牌50km/h”的方向上行驶于下坡上。在该情况下通过唯一的坡度 线501表现行驶路线102的真正的坡度轮廓。在此涉及肯定的区域、 即子行驶路线的肯定的长度在前行事件103之前的平均的下坡。只有 对应该区域的地形的路线数据与前行事件103的位置数据接合，并且 根据图4根据步骤405存储在导航地图中。除了非常小的坡度数据量 之外该特别的设计方案的另外的优点在于，在该情况下能够解析地解 答微分方程Gl.1，以便经由经过的路线描述速度v(s)。

通过应用数学运算能够示出的是，当驱动力F_prop置为零(没有驱 动的前行)并且从恒定的坡度角γ，如图5所示，出发的时候，Gl.4 代表了方程Gl.1的解。

$v\left(s\right)=\sqrt{-\frac{a}{b}+(\frac{a}{b}+v_0^2)e^{-2bs}}---G1.4$

在此，参数a和b进一步通过方程Gl.2和Gl.3表现，v₀代表了 前行过程的开始时车辆的起始速度。该设置具有的优点是，仅必须在 数字地图中为前行事件存储唯一的坡度参数。还能够在行驶期间通过 Gl.4的应用确定在前行事件之前的前行行为v(s)。在此，仅在计算期 间在车辆中采用想当前的车辆质量或空气阻力系数这样的车辆参数， 即在图4的导航地图数据中不需要数据的车辆特有的实例。

特别地，方程Gl.4能够有利地如下应用：在导航装置的电子视野 的基础上预见性地确定行驶方向上的下个前行事件。前行事件承载目 标速度v(s)以及平均街道坡度或者平均驾驶路线坡度γ。两个值能够 在方程Gl.4中采用。如果现在还采用车辆的当前的车辆速度v₀，那 么就能够根据所需要的路线s解开Gl.4，以便借助于前行过程将当前 的车辆速度减小到目标速度上。因此能够解析地确定的是，在前行事 件之前的哪段路线周围引入前行过程。

在经由前行路线s合适地选择坡度曲线γ或驱动力F_prop的简化时， 也能将其它的推导的数学的解考虑为Gl.4。特别简单地，该解为 F_prop＝0(或F_prop＝常数)以及γ＝常数。除了在此示出的在地点范围(＝ 经由路线s确定车辆速度v(s))中的解之外，能够以类似的方式实现 时间范围(＝经由时间t确定车辆速度v(t))中的解析的解。

通过假设恒定的坡度γ，在可能的情况下在计算正确的前行点时 接受错误，以用于在前行事件(103，301，302)之前引入前行演练， 以便尽可能小地保持在导航数据载体中需要的坡度数据量，其在那里 根据步骤405(图4)存储或保存。尽管如此，为了执行尽可能精确 的前行过程，当真正的坡度轮廓自身明显偏离所假设的恒定的坡度γ 的时候，能够在车辆中实现另外的有利的设计方案。

在此，在引入前行过程之后借助于Gl.4反复将预先计算的额定速 度v(s)＝v_soll(s)与真正地在车辆中测量的速度v_ist(s)比较。速度v_ist(s)例 如能够利用制动系统(ABS，ESP)中的传感器或者借助于导航系统 中的GPS接收器测定。如果应当在前行过程期间调整差 Δv(s)＝v_soll(s)-v_ist(s)，那么就能够通过附加的措施调节该差。在此，应 当这样设计有利的方式的调节干涉，即将尽可能小的动力学的能量无 意义地转化为热能。如果Δv(s)>0，即真正的速度小于预先计算的前 行速度，那么就能够例如短期地自动地关闭运行的空调设备或者短期 地关断运行的发电机，以便减少车辆的滚动摩擦。另一种可行性方案 在于，将变速器切换到空转运行模式中，以便使牵引的驱动发动机与 传动系耦合。如果Δv(s)<0，即真正的速度高于预先计算的前行速度， 那么就必须提高用于补偿速度偏差的滚动摩擦，例如通过接通发电 机、接通空调设备、只要驱动发动机与传动系分开(＝脱离滑动运行) 就接入档位或者通过调低变速器传动比(＝提高发动机转速；在此将 车辆的动力学的能量的一部分转化为无用的热量，然而另一部分在可 能的情况下通过发电机的更高的转速转化为许多用于存储到电池中 的电能)。

图6示出了用于处理数字地图的地图数据的设备601，其中，地 图数据包括行驶路线的地形的路线数据和行驶路线的预定的路线位 置的位置数据，其中，位置数据对应预定的路线位置的车辆额定速度 的速度数据。

设备601包括关联装置603，其设计为仅针对位于与行驶方向相 关的预定的路线位置之前的行驶路线的子行驶路线使对应子行驶路 线的地形的路线数据与位置数据关联，并且关联的数据作为处理的数 字地图的处理的地图数据存储。

图7示出了用于处理数字地图的地图数据的方法的流程图。

在此，根据步骤701，地图数据包括行驶路线的地形的路线数据 和行驶路线的预定的路线位置的位置数据，其中，位置数据对应预定 的路线位置的车辆额定速度的速度数据。

根据步骤703，仅针对位于与行驶方向相关的预定的路线位置之 前的行驶路线的子行驶路线使对应子行驶路线的地形的路线数据与 位置数据关联，其中，根据步骤705，关联的数据作为处理的数字地 图的处理的地图数据存储。

因此，本发明特别包括的想法为，计算或预先计算用于前行事件 的参数，其中，空间地在前行事件之前根据前行相关的参数、例如前 行事件、即预定的路线位置搜寻在数字地图的处理的地图数据上的数 据库的路线数据、特别是地形的路线数据，其中，为了数据减少而处 理所找到的对应这样的前行事件的地形的路线数据，从而在处理之后 将处理的数据与前行事件连接或接合。

特别地，这样的前行事件能够是交通指示牌、例如速度限制指示 牌和/或取消指示牌或者例如是转弯处或地点入口。前行相关的参数、 即特别是地形的路线数据能够包括坡度和/或高度数据。用于唯一的坡 度或用于唯一的高度数据差的坡度数据能够例如随着前行事件增多、 特别是求平均。特别地，能够应用用于计算前行时间点的微分方程 Gl.1的推导的解、时间范围中的或者对应前行路线的前行距离的解、 地点范围中的解。特别地，能够附加地设置前行过程的调节，以便补 偿前行过程的预先计算中的不精确性。