车辆、车机设备及其基于新能源的优化导航方法与流程

本申请涉及导航技术领域，具体涉及一种车机设备及其基于新能源的优化导航方法，以及应用所述车机设备的车辆。

背景技术：

随着导航技术的发展，导航在车辆领域的应用已经越来越广泛。车用导航系统可以通过内置的全球定位系统(globalpositioningsystem,gps)天线接收到gps卫星中所传递的数据信息，由此测定车辆当前所处的位置；还可以通过惯性导航系统(inertialnavigationsystem,ins)进行车辆导航。惯性导航系统是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量，如无线电导航的自主式导航系统。惯性导航系统以牛顿力学定律为基础，通过测量车辆在惯性参考系的加速度，对时间进行积分，并变换到导航坐标系中，得到车辆在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。导航主机将确定的车辆位置坐标与电子地图数据相匹配，便可确定车辆在电子地图中的准确位置，使驾驶员获得轻松的驾车体验。

另一方面，在环境保护和占领产业制高点的双重需求之下，发展新能源汽车已经成为中国乃至全球未来的产业方向。纯电动车省去了油箱、发动机、变速器、冷却系统和排气系统，相比传统汽车的内燃汽油发动机动力系统，电动机和控制器的成本更低，且纯电动车能量转换效率更高。因电动车的能量来源——电，来自大型发电机组，其效率是小型汽油发动机甚至混合动力发动机所无法比拟的，而且纯电动汽车使用成本在下降，因此纯电动汽车是重要的发展方向。纯电动车的缺点是存在着电动汽车保有量偏少、电池成组技术不成熟、跨区域的充换电服务网络尚未形成等诸多制约。

不难理解的是，现有的导航技术多是针对纯油气的车辆，而并没有针对其他能源车辆，导致行驶过程中容易出现没法继续驾驶的情况，比如没法充电等，给用户带来严重的困扰，影响用户体验。

针对现有技术的多方面不足，本申请的发明人经过深入研究，提出一种车辆、车机设备及其基于新能源的优化导航方法。

技术实现要素：

本申请的目的在于，提供一种车辆、车机设备及其基于新能源的优化导航方法，能够根据车辆的动力情况进行不同的规划导航，避免出现车辆无法行驶的情况，而能够方便用户实现节能、可持续驾驶的实际期望，改善用户体验，提高产品的市场竞争力。

为解决上述技术问题，本申请提供一种基于新能源进行优化导航的车机设备，作为其中一种实施方式，所述车机设备包括：

传感器，所述传感器用于监测包括油电混合车辆的油电剩余值、或太阳能车辆的电量剩余值及当前阳光指数的能源参数；

无线通讯模组，所述无线通讯模组用于获取包括交通路况、加油站或充电站的环境因素；

用户接口，所述用户接口用于获取用户输入的起点和终点；

车载处理器，分别与所述传感器、无线通讯模组和用户接口相连接，用于获取所述能源参数、所述环境因素、所述起点和终点，根据所述能源参数、所述环境因素、所述起点和终点规划导航路线。

作为其中一种实施方式，所述车载处理器，根据所述能源参数、所述环境因素、所述起点和终点规划导航路线，具体包括：

根据所述能源参数判断可驾驶路程；

根据所述环境因素判断可补充能源节点及额外损耗；

根据所述起点和终点判断需驾驶路程和/或需补充能源值；

根据所述可驾驶路程、所述可补充能源节点及额外损耗、以及需驾驶路程和/或需补充能源值进行规划导航路线，以实现节能且可持续行驶。

作为其中一种实施方式，所述车载处理器，根据所述可驾驶路程、所述可补充能源节点及额外损耗、以及需驾驶路程和/或需补充能源值进行规划导航路线，以实现节能且可持续行驶，具体包括：

比较所述可驾驶路程和所述需驾驶路程的大小；

若所述可驾驶路程大于所述需驾驶路程，则规划节能、距离最短的第一导航路线；

若所述可驾驶路程不大于所述需驾驶路程，则规划需经过可补充能源节点的可持续行驶、距离最短的第二导航路线。

作为其中一种实施方式，所述车载处理器，根据所述能源参数判断可驾驶路程，具体包括：

若所述车辆为太阳能车辆，监测电量剩余值及当前阳光指数；

根据所述当前阳光指数判断太阳能充电效率；

根据所述电量剩余值和所述太阳能充电效率计算得到可驾驶路程。

作为其中一种实施方式，所述车载处理器，根据所述环境因素判断可补充能源节点及额外损耗，具体包括：

根据包括拥堵、坡度或平整度的交通路况预估额外损耗；

根据所述加油站或充电站确定可补充能源节点，并将所述可补充能源节点设置为可按需添加到所述导航路线的轨迹点。

作为其中一种实施方式，所述车载处理器，根据包括拥堵、坡度或平整度的交通路况预估额外损耗，具体包括：

通过所述无线通讯模组获取其他同类型车辆在所述交通路况的额外损耗作为参考的额外损耗，并根据自身车辆的负载情况调整所述额外损耗。

作为其中一种实施方式，若车辆为油电混合车辆，所述车载处理器，根据所述可驾驶路程、所述可补充能源节点及额外损耗、以及需驾驶路程和/或需补充能源值进行规划导航路线，具体包括：

分别获取车辆的油剩余值和电剩余值；

根据加油站或充电站的可补充能源节点分布情况，控制车辆使用油或电的方式，以实现能源的最优补充方案。

作为其中一种实施方式：

所述用户接口，用于连接触摸输入或麦克风输入，以供用户通过触摸或语音输入起点和终点；

所述无线通讯模组，还用于将所述车载处理器规划的所述导航路线发送给用户通讯终端或云服务器，以实现共享。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种车辆，作为其中一种实施方式，所述车辆配置有任一上述的车机设备，所述车机设备与用户通讯终端或云服务器之间通过4g通信网络、5g通信网络或wifi网络相连接。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种基于新能源的优化导航方法，作为其中一种实施方式，其采用任一上述的车机设备，所述优化导航方法包括步骤：

监测包括油电混合车辆的油电剩余值、或太阳能车辆的电量剩余值及当前阳光指数的能源参数；

获取包括交通路况、加油站或充电站的环境因素；

获取用户输入的起点和终点；

根据所述能源参数、所述环境因素、所述起点和终点规划导航路线。

本申请车辆、车机设备及其基于新能源的优化导航方法，所述车机设备包括传感器、无线通讯模组、用户接口和车载处理器，所述传感器用于监测包括油电混合车辆的油电剩余值、或太阳能车辆的电量剩余值及当前阳光指数的能源参数，所述无线通讯模组用于获取包括交通路况、加油站或充电站的环境因素，所述用户接口用于获取用户输入的起点和终点，车载处理器用于获取所述能源参数、所述环境因素、所述起点和终点，根据所述能源参数、所述环境因素、所述起点和终点规划导航路线。通过上述方式，本申请能够根据车辆的动力情况进行不同的规划导航，避免出现车辆无法行驶的情况，而能够方便用户实现节能、可持续驾驶的实际期望，改善用户体验，提高产品的市场竞争力。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1为本申请车机设备一实施方式的结构示意图。

图2为本申请基于新能源的优化导航方法一实施方式的流程示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本申请为达成预定申请目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对本申请详细说明如下。

通过具体实施方式的说明,当可对本申请为达成预定目的所采取的技术手段及效果得以更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用,并非用来对本申请加以限制。

请参阅图1，图1为本申请车机设备一实施方式的结构示意图。

在本实施方式中，本申请提供一种基于新能源进行优化导航的车机设备，所述车机设备可以包括传感器11、无线通讯模组12、用户接口13和车载处理器14。

需要首先说明的是，所述传感器11用于监测包括油电混合车辆的油电剩余值、或太阳能车辆的电量剩余值及当前阳光指数的能源参数；所述无线通讯模组12用于获取包括交通路况、加油站或充电站的环境因素；所述用户接口13用于获取用户输入的起点和终点；所述车载处理器14分别与所述传感器11、无线通讯模组12和用户接口13相连接，用于获取所述能源参数、所述环境因素、所述起点和终点，根据所述能源参数、所述环境因素、所述起点和终点规划导航路线。

具体而言，本实施方式所述车载处理器14根据所述能源参数、所述环境因素、所述起点和终点规划导航路线，具体可以包括：根据所述能源参数判断可驾驶路程；根据所述环境因素判断可补充能源节点及额外损耗；根据所述起点和终点判断需驾驶路程和/或需补充能源值；根据所述可驾驶路程、所述可补充能源节点及额外损耗、以及需驾驶路程和/或需补充能源值进行规划导航路线，以实现节能且可持续行驶。

值得注意的是，本实施方式所述车载处理器14，根据所述可驾驶路程、所述可补充能源节点及额外损耗、以及需驾驶路程和/或需补充能源值进行规划导航路线，以实现节能且可持续行驶，具体可以包括：比较所述可驾驶路程和所述需驾驶路程的大小；若所述可驾驶路程大于所述需驾驶路程，则规划节能、距离最短的第一导航路线；若所述可驾驶路程不大于所述需驾驶路程，则规划需经过可补充能源节点的可持续行驶、距离最短的第二导航路线。

其中，比较所述可驾驶路程和所述需驾驶路程的大小，可以通过阈值的方式判断大小是否需要补充能源，比如若所述可驾驶路程比所述需驾驶路程大5公里以上，则判断不需要补充能源。

需要特别说明的是，针对车辆的发展趋势，车辆能边驾驶边通过太阳能补充电量，具体而言，本实施方式所述车载处理器14，根据所述能源参数判断可驾驶路程，具体可以包括：若所述车辆为太阳能车辆，监测电量剩余值及当前阳光指数；根据所述当前阳光指数判断太阳能充电效率；根据所述电量剩余值和所述太阳能充电效率计算得到可驾驶路程。

另一方面，交通路况也可能导致额外的能源损耗，本实施方式所述车载处理器14，根据所述环境因素判断可补充能源节点及额外损耗，具体可以包括：根据包括拥堵、坡度或平整度的交通路况预估额外损耗；根据所述加油站或充电站确定可补充能源节点，并将所述可补充能源节点设置为可按需添加到所述导航路线的轨迹点。

需要说明的是，车机设备的计算不一定准确，因此本实施方式可以参考其他同类型车辆的情况，具体而言，所述车载处理器14，根据包括拥堵、坡度或平整度的交通路况预估额外损耗，具体可以包括：通过所述无线通讯模组12获取其他同类型车辆在所述交通路况的额外损耗作为参考的额外损耗，并根据自身车辆的负载情况调整所述额外损耗。

同理，在本实施方式中，若车辆为油电混合车辆，所述车载处理器14，根据所述可驾驶路程、所述可补充能源节点及额外损耗、以及需驾驶路程和/或需补充能源值进行规划导航路线，具体可以包括：分别获取车辆的油剩余值和电剩余值；根据加油站或充电站的可补充能源节点分布情况，控制车辆使用油或电的方式，以实现能源的最优补充方案。

举例而言，若导航路线上只有充电站，而加油站需要绕路到较远的地方，那么，优选地首先使用电能源，以便于补充电量，反之，则优选地使用油气。

在具体的实施方式中，所述用户接口13用于连接触摸输入或麦克风输入，以供用户通过触摸或语音输入起点和终点。

所述无线通讯模组12还用于将所述车载处理器14规划的所述导航路线发送给用户通讯终端或云服务器，以实现共享。

本申请能够根据车辆的动力情况进行不同的规划导航，避免出现车辆无法行驶的情况，而能够方便用户实现节能、可持续驾驶的实际期望，改善用户体验，提高产品的市场竞争力。

请接着参阅图2，图2为本申请基于新能源的优化导航方法一实施方式的流程示意图。

需要说明的是，本实施方式基于新能源的优化导航方法可以采用任一上述实施方式所述的车机设备，当然，在其他实施方式中，本申请基于新能源的优化导航方法也可以应用到用户通讯终端，比如手机、导航仪或者平板电脑等，其可以包括如下步骤。

步骤s201，监测包括油电混合车辆的油电剩余值、或太阳能车辆的电量剩余值及当前阳光指数的能源参数；

步骤s202，获取包括交通路况、加油站或充电站的环境因素；

步骤s203，获取用户输入的起点和终点；

步骤s204，根据所述能源参数、所述环境因素、所述起点和终点规划导航路线。

具体而言，本实施方式所述根据所述能源参数、所述环境因素、所述起点和终点规划导航路线，具体可以包括：根据所述能源参数判断可驾驶路程；根据所述环境因素判断可补充能源节点及额外损耗；根据所述起点和终点判断需驾驶路程和/或需补充能源值；根据所述可驾驶路程、所述可补充能源节点及额外损耗、以及需驾驶路程和/或需补充能源值进行规划导航路线，以实现节能且可持续行驶。

值得注意的是，本实施方式所述根据所述可驾驶路程、所述可补充能源节点及额外损耗、以及需驾驶路程和/或需补充能源值进行规划导航路线，以实现节能且可持续行驶，具体可以包括：比较所述可驾驶路程和所述需驾驶路程的大小；若所述可驾驶路程大于所述需驾驶路程，则规划节能、距离最短的第一导航路线；若所述可驾驶路程不大于所述需驾驶路程，则规划需经过可补充能源节点的可持续行驶、距离最短的第二导航路线。

其中，比较所述可驾驶路程和所述需驾驶路程的大小，可以通过阈值的方式判断大小是否需要补充能源，比如若所述可驾驶路程比所述需驾驶路程大5公里以上，则判断不需要补充能源。

需要特别说明的是，针对车辆的发展趋势，车辆能边驾驶边通过太阳能补充电量，具体而言，本实施方式所述根据所述能源参数判断可驾驶路程，具体可以包括：若所述车辆为太阳能车辆，监测电量剩余值及当前阳光指数；根据所述当前阳光指数判断太阳能充电效率；根据所述电量剩余值和所述太阳能充电效率计算得到可驾驶路程。

另一方面，交通路况也可能导致额外的能源损耗，本实施方式所述根据所述环境因素判断可补充能源节点及额外损耗，具体可以包括：根据包括拥堵、坡度或平整度的交通路况预估额外损耗；根据所述加油站或充电站确定可补充能源节点，并将所述可补充能源节点设置为可按需添加到所述导航路线的轨迹点。

需要说明的是，车机设备的计算不一定准确，因此本实施方式可以参考其他同类型车辆的情况，具体而言，所述根据包括拥堵、坡度或平整度的交通路况预估额外损耗，具体可以包括：获取其他同类型车辆在所述交通路况的额外损耗作为参考的额外损耗，并根据自身车辆的负载情况调整所述额外损耗。

同理，在本实施方式中，若车辆为油电混合车辆，所述根据所述可驾驶路程、所述可补充能源节点及额外损耗、以及需驾驶路程和/或需补充能源值进行规划导航路线，具体可以包括：分别获取车辆的油剩余值和电剩余值；根据加油站或充电站的可补充能源节点分布情况，控制车辆使用油或电的方式，以实现能源的最优补充方案。

举例而言，若导航路线上只有充电站，而加油站需要绕路到较远的地方，那么，优选地首先使用电能源，以便于补充电量，反之，则优选地使用油气。

在具体的实施方式中，用户可以通过触摸或语音输入起点和终点，同时，可以将规划的所述导航路线发送给用户通讯终端或云服务器，以实现共享。

本申请能够根据车辆的动力情况进行不同的规划导航，避免出现车辆无法行驶的情况，而能够方便用户实现节能、可持续驾驶的实际期望，改善用户体验，提高产品的市场竞争力。

需要说明的是，本申请还提供一种车辆，所述车辆可以配置有图1及其实施方式所述的车机设备，所述车机设备与用户通讯终端或云服务器之间通过4g通信网络、5g通信网络或wifi网络相连接。

在本实施方式中，所述车辆可以建立一种基于车机设备、用户通讯终端、云服务器以及其他车机设备的车载网络，其具备如下功能：根据车辆地理位置自由组网、方便切换到其他网络、方便共享导航路线等。

无线通讯模组可以用来通过基站建立无线网络，用于与云服务器通信，例如可采用udp或者tcp协议进行通信。

车机设备具体可以执行如下步骤：

接收用户以语音方式发出的指令，并识别该指令；

当所述指令为组网请求指令时，通过无线通信网络向云服务器发送组网请求；

云服务器执行如下步骤：

接收来自所述车机设备的组网请求；

向所有车机设备发送组网指令；

另一车机设备执行如下步骤：

接收来自云服务器的组网指令；

驱动提醒装置发送提醒信号，

接收用户的加入指令；

将用户同意加入的信息返回云服务器；及

云服务器再执行如下步骤：

接收另一车机设备同意入网的信息，并添加另一车机设备进入网内，组网成功；

将入网成功信息发送给同意入网的另一车机设备，同时也可以发送给车机设备；

最终实现车机设备之间的组网；

组网成功后，根据需要进行导航路线的共享。

本实施方式车机设备、车辆和云服务器均可以采用wifi技术或5g技术等，比如利用5g车联网网络实现彼此的网络连接，本实施方式所采用的5g技术可以是一个面向场景化的技术，本申请利用5g技术对车辆起到关键的支持作用，其同时实现连接人、连接物或连接车辆，其具体可以采用下述三个典型应用场景组成。

第一个是embb(enhancemobilebroadband，增强移动宽带)，使用户体验速率在0.1～1gpbs，峰值速率在10gbps，流量密度在10tbps/km2；

第二个超可靠低时延通信，本申请可以实现的主要指标是端到端的时间延迟为ms(毫秒)级别；可靠性接近100％；

第三个是mmtc(海量机器类通信)，本申请可以实现的主要指标是连接数密度，每平方公里连接100万个其他终端，10^6/km2。

通过上述方式，本申请利用5g技术的超可靠、低时延时的特点，结合比如雷达和摄像头等就可以给车辆提供显示的能力，可以跟车辆实现互动，同时利用5g技术的交互式感知功能，用户可以对外界环境做一个输出，不光能探测到状态，还可以做一些反馈等。进一步而言，本申请还可以应用到自动驾驶的协同里面，比如车辆编队等。

此外，本申请还可以利用5g技术实现通信增强自动驾驶感知能力，并且可以满足车内乘客对ar(增强现实)/vr(虚拟现实)、游戏、电影、移动办公等车载信息娱乐，以及高精度的需求。本申请可以实现厘米级别的3d高精度定位地图的下载量在3～4gb/km，正常车辆限速120km/h(千米/时)下每秒钟地图的数据量为90mbps～120mbps(兆比特每秒)，同时还可以支持融合车载传感器信息的局部地图实时重构，以及危险态势建模与分析等。

在本申请中，上述车机设备可以使用到具备车辆tbox的车辆系统中，其还可以连接到车辆的can总线上。

在本实施方式中，can可以包括三条网络通道can_1、can_2和can_3，车辆还可以设置一条以太网网络通道，其中三条can网络通道可以通过两个车联网网关与以太网网络通道相连接，举例而言，其中can_1网络通道包括混合动力总成系统，其中can_2网络通道包括运行保障系统，其中can_3网络通道包括电力测功机系统，以太网网络通道包括高级管理系统，所述的高级管理系统包括作为节点连接在以太网网络通道上的人-车-路模拟系统和综合信息采集单元，所述的can_1网络通道、can_2网络通道与以太网网络通道的车联网网关可以集成在综合信息采集单元中；can_3网络通道与以太网网络通道的车联网网关可以集成在人-车-路模拟系统中。

进一步而言，所述的can_1网络通道连接的节点有：发动机ecu、电机mcu、电池bms、自动变速器tcu以及混合动力控制器hcu；can_2网络通道连接的节点有：台架测控系统、油门传感器组、功率分析仪、瞬时油耗仪、直流电源柜、发动机水温控制系统、发动机机油温度控制系统、电机水温控制系统以及发动机中冷温度控制系统；can_3网络通道连接的节点有：电力测功机控制器。

优选的所述的can_1网络通道的速率为250kbps，采用j1939协议；can_2网络通道的速率为500kbps，采用canopen协议；can_3网络通道的速率为1mbps，采用canopen协议；以太网网络通道的速率为10/100mbps，采用tcp/ip协议。

在本实施方式中，所述车联网网关支持5g技术的5g网络，其还可以配备有ieee802.3接口、dspi接口、esci接口、can接口、mlb接口、lin接口和/或i2c接口。

在本实施方式中，比如，ieee802.3接口可以用于连接无线路由器，为整车提供wifi网络；dspi(提供者管理器组件)接口用于连接蓝牙适配器和nfc(近距离无线通讯)适配器，可以提供蓝牙连接和nfc连接；esci接口用于连接4g/5g模块，与互联网通讯；can接口用于连接车辆can总线；mlb接口用于连接车内的most(面向媒体的系统传输)总线，lin接口用于连接车内lin(局域互联网络)总线；ic接口用于连接dsrc(专用短程通讯)模块和指纹识别模块。此外，本申请可以通过采用mpc5668g芯片对各个不同协议进行相互转换，将不同的网络进行融合。

此外，本实施方式车辆tbox系统(telematics-box)，简称车载tbox或远程信息车载处理器。

本实施方式telematics为远距离通信的电信(telecommunications)与信息科学(informatics)的合成，其定义为通过内置在车辆上的计算机系统、无线通信技术、卫星导航装置、交换文字、语音等信息的互联网技术而提供信息的服务系统。简单的说就通过无线网络将车辆接入互联网(车联网系统)，为车主提供驾驶、生活所必需的各种信息。

此外，本实施方式telematics是无线通信技术、卫星导航系统、网络通信技术和车载电脑的综合，当车辆行驶当中出现故障时，通过无线通信连接云服务器，进行远程车辆诊断，内置在发动机上的计算机可以记录车辆主要部件的状态，并随时为维修人员提供准确的故障位置和原因。通过用户通讯终端接收信息并查看交通地图、路况介绍、交通信息、安全与治安服务以及娱乐信息服务等，另外，本实施方式的车辆还可以在后座设置电子游戏和网络应用。不难理解，本实施方式通过telematics提供服务，可以方便用户了解交通信息、临近停车场的车位状况，确认当前位置，还可以与家中的网络服务器连接,及时了解家中的电器运转情况、安全情况以及客人来访情况等等。

本实施方式车辆还可设置adas(advanceddriverassistantsystem，先进驾驶辅助系统)，其可以利用安装于车辆上的上述各种传感器，在第一时间收集车内外的环境数据，进行静、动态物体的辨识、侦测与追踪等技术上的处理，从而能够让驾驶者在最快的时间察觉可能发生的危险，以引起注意和提高安全性。对应地，本申请adas还可以采用雷达、激光和超声波等传感器，可以探测光、热、压力或其它用于监测车辆状态的变量，通常位于车辆的前后保险杠、侧视镜、驾驶杆内部或者挡风玻璃上。不难看出，上述adas功能所使用的各种智能硬件，均可以通过以太网链路的方式接入车联网系统实现通信连接、交互。

本实施方式车辆的主机可包括适当的逻辑器件、电路和/或代码以用于实现osi模型(opensysteminterconnection，开放式通信系统互联参考模型)上面五层的运行和/或功能操作。因此，主机会生成用于网络传输的数据包和/或对这些数据包进行处理，并且还会对从网络接受到的数据包进行处理。同时，主机可通过执行相应指令和/或运行一种或多种应用程序来为本地用户和/或一个或多条远程用户或网络节点提供服务。在本申请的不同实施方式中，主机可采用一种或多种安全协议。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请作任何形式上的限制，虽然本申请已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本申请,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本申请技术方案内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本申请技术方案的范围内。