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Die
Erfindung betrifft ein Verkehrsinformationssystem für Fahrzeuge
auf einem Verkehrswegenetz gemäß des Oberbegriffs
des Anspruchs 1.
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In
der
EP 1037187 A2 wird
ein solches Verkehrsinformationssystem beschrieben. In dem Verkehrsinformationssystem übermittelt
eine Verkehrszentrale Fahrzeugen, die ein gegebenes Straßenverkehrswegenetz
befahren können,
aktuelle und prognostizierte Verkehrsdaten, d.h. den Verkehrszustand charakterisierende
Informationen. Das in der
EP 1037187
A2 beschriebene Verkehrsinformationssystem überträgt die allgemeinen
Verkehrsdaten als kollektive Verkehrsdaten über einen Broadcast-Kommunikationskanal,
genauer einen digitalen Radiokanal, einen Mobilfunk-Kurznachrichten-Broadcast-Kanal oder
einen analogen Radiokanal. Das Fahrzeug stellt nach Empfang von
allgemeinen Verkehrsdaten eine Anfrage an die Verkehrszentrale und
erhält
als Antwort Detail-Verkehrsinformationen.
Die Anfrage des Fahrzeugs enthält
Informationen über
die aktuelle Position des Fahrzeugs, die über GPS oder über die Funkzelle
in der sich das Fahrzeug befindet ermittelt wurde. Die angeforderten
Detail-Verkehrsinformationen enthalten detailliertere Informationen über den Verkehrszustand
in der räumlichen
Umgebung des Fahrzeugs.
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In
der
DE 198 06 197
A1 wird ein Verkehrsinformationssystem beschrieben, in
dem eine Verkehrszentrale Fahrzeugen, die ein gegebenes Straßenverkehrswegenetz
befahren können,
Verkehrsdaten, d.h. den Verkehrszustand charakterisierende Informationen,
zum Zwecke der Routenwahl und Navigation übermittelt.
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Die
Verarbeitung der Verkehrsdaten erfolgt in einem bordautonomen dynamischen
Navigationssystem des Fahrzeugs, das ein Navigationsprogramm zum
Navigieren unter Berücksichtigung
der übermittelten
Verkehrsdaten und ein Routenplanungsprogramm zum Planen einer Route
unter Berücksichtigung
der übermittelten
Verkehrsdaten aufweist. Aktuelle Verkehrsdaten werden in der Verkehrszentrale
aus Messdaten von stationären
Detektoren und mobilen Detektoren ermittelt. In der Verkehrszentrale
werden weiter prognostizierte Verkehrsdaten zu einer Verkehrssituation
zu einem in der Zukunft liegenden Zeitpunkt ermittelt. Das in der
DE 198 06 197 A1 beschriebene
Verkehrsinformationssystem überträgt die gesamten
Verkehrsdaten, also aktuelle und prognostizierte Verkehrsdaten,
als kollektive Verkehrsdaten über
einen Broadcast-Kommunikationskanal, genauer RDS-TMC, Pager-Funknetze,
Cell-Broadcast Verfahren für
GSM-Funknetze (GSM Global System for Mobile Telecommunications)
oder DAB. Das Verkehrsinformationssystem stellt ebenfalls bereits
in der Verkehrszentrale für
ein jeweiliges Fahrzeug relevante Verkehrsdaten zusammen, die von
der Position des Fahrzeugs und von prognostizierten zukünftigen
Positionen des Fahrzeuges abhängen.
Die relevanten Verkehrsdaten werden über einen Broadcast-Kommunikationskanal oder über einen
privaten Kommunikationskanal, genauer Mobilfunk-Kurznachricht, an
das jeweilige Fahrzeug übertragen.
Das Verkehrsinformationssystem bietet ebenfalls die Möglichkeit
die relevanten Verkehrsdaten für
ein jeweiliges Fahrzeug über Cell-Broadcast
an alle Fahrzeuge zu übertragen,
die sich in der selben Funkzelle befinden. Das Informationssystem
sieht ebenfalls die Möglichkeit
vor, dass Fahrzeuge über
Anfragen, die Informationen zur aktuellen Position des Fahrzeugs
enthalten, gezielt Verkehrsdaten in der Verkehrszentrale abfragen.
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In „Verkehrsleitsysteme – ein Überblick", Teil 1, in Nachrichtentechnik
Elektronik, Band 45 (1995) Heft 3, Seite 11-15,18 wird ein Verkehrsinformationssystem
beschrieben, das Verkehrsdaten, d.h. den Verkehrszustand charakterisierende
Informationen, bereitstellt und an die Fahrzeuge überträgt. Das
System berücksichtigt
aktuelle Verkehrsdaten, d.h. Informationen über die aktuelle Verkehrslage
im Verkehrswegenetz, wie sie durch über das Verkehrswegenetz verteilt
angeordnete Verkehrslagedetektoren gewonnen werden. Diese Verkehrsdaten
werden als kollektive Verkehrsdaten über einen Broadcast-Kommunikationskanal,
d.h. Rundfunk, z. B. über RDS-TMC
(Radio Data System-Traffic Message Channel), oder das Cityruf-Netz, übertragen.
Neben den kollektiven Verkehrsdaten stellt das Verkehrsinformationssystem
Informationen für
ein jeweiliges Fahrzeug zur Verfügung,
die über
einen privaten Kommunikationskanal, die Bakenkommunikation, an das
jeweilige Fahrzeug übertragen
werden. Die Informationen bestehen aus Wegeempfehlungen, die die aktuellen
Verkehrsdaten berücksichtigen,
Empfehlungen zum Fahrverhalten und Informationen über den
Zielort des Fahrzeuges.
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In
der
DE 199 04 909
A1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bereitstellung
von für
ein jeweiliges Fahrzeug relevanten Verkehrsdaten beschrieben. Die
relevanten Verkehrsdaten umfassen aktuelle und prognostizierte Verkehrsdaten,
die zur Routenberechnung, Reisezeitabschätzung und/oder Navigation verwendet
werden können.
Die für
eine bestimmte Fahrt prognostizierte Verkehrslage an einem Streckenabschnitt
ist abhängig
vom erwarteten Ankunftszeitpunkt an diesem Abschnitt und dieser Zeitpunkt
hängt wiederum
von Abfahrtsort und -zeit ab. Diese für ein Fahrzeug relevanten Verkehrsinformationen
sind also prinzipiell bei jeder Fahrt anders. Hierbei wird in der
Verkehrszentrale zunächst
vom jeweiligen Startort und Startzeitpunkt ausgehend eine bezüglich einer
vorgegebenen, verkehrsabhängigen Kostenfunktion,
wie der Reisezeit, optimale Route zu den Streckenkanten wenigstens
eines den Startort enthaltenden Wegenetz-Teilbereiches ermittelt.
Das verwendete Routensuchverfahren arbeitet verkehrsdatenabhängig unter
Berücksichtigung
von in der Verkehrszentrale vorhandenen, aktuellen und prognostizierten
Verkehrsdaten, welche die aktuellen und prognostizierten Funktionswerte
der Kostenfunktion für
die einzelnen Streckenkanten des Wegenetzes sowie je nach Anwendungsfall
weitere Daten über den
aktuellen und den zukünftigen
Verkehrszustand umfassen. Die Verkehrsdaten über den Zu stand zum aktuellen
Zeitpunkt ebenso wie zu den verschiedenen vorgegebenen Prognosezeitpunkten
für die
betrachteten Streckenkanten liegen in der Verkehrszentrale schon
abrufbar vor oder können
von ihr jedenfalls durch ein herkömmliches Verkehrsprognoseverfahren
bereitgestellt werden. Aus der für
die jeweilige Streckenkante berechneten optimalen Route folgt unmittelbar
die zugehörige
vorausgeschätzte
Ankunftszeit, zu der ein am Startort zum Startzeitpunkt startendes
und die optimale Route befahrendes Fahrzeug voraussichtlich die
betreffende Streckenkante erreicht. Aus den in der Verkehrszentrale zur
jeweiligen Streckenkante vorhandenen aktuellen und prognostizierten
Kostenfunktionswerten wird derjenige ausgewählt, der zum Ankunftszeitpunkt
an der Streckenkante gemäß der optimalen
Route gehört.
Neben dem ausgewählten
Kostenfunktionswert können
je nach Bedarf weitere, in der Verkehrszentrale für die gegebene
Streckenkante und den gegebenen Ankunftszeitpunkt vorliegende Verkehrsdaten ausgewählt werden.
Es ist charakteristisch, dass es gerade die auf diese Weise kantenspezifisch
und entsprechend den berechneten optimalen Routen zeitrichtig ausgewählten Kostenfunktionswerte
für die einzelnen
Streckenkanten des betrachteten Wegenetz-Teilbereiches sind, die
als übertragbare
Verkehrsdaten in der Zentrale aufbereitet und bereitgestellt werden
oder jedenfalls einen Teil dieser zur Übertragung aufbereiteten Verkehrsdaten
bilden. Mit dieser Vorgehensweise lassen sich für das jeweilige Fahrzeug relevante
Verkehrsdaten bereitstellen.
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Der
Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines
Verkehrsinformationssystems der eingangs genannten Art zugrunde,
mit dem der Kommunikationsaufwand, der dafür benötigt wird, für ein jeweiliges
Fahrzeug relevante Verkehrsdaten im Fahrzeug zur Verfügung zu
stellen, verringert wird.
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Die
Erfindung löst
dieses Problem durch die Bereitstellung eines Verkehrsinformationssystems mit
den Merkmalen des Anspruchs 1. Über
einen Broadcast-Kommunikationskanal werden kollektive Verkehrsdaten
an die Fahrzeuge übertragen.
Die kollektiven Verkehrsdaten können
von mehreren Fahrzeugen empfangen werden und enthalten keine spezifisch
für ein
jeweiliges Fahrzeug ermittelten Verkehrsdaten. Relevante Verkehrsdaten
werden spezifisch für
das jeweilige Fahrzeug ermittelt, indem z. B. mögliche Routen, die das Fahrzeug
zurücklegen könnte, berücksichtigt
werden. Um die Menge an Daten zu reduzieren, die spezifisch an das
jeweilige Fahrzeug übertragen
werden müssen,
werden nicht die relevanten Verkehrsdaten als solches an das jeweilige
Fahrzeug übertragen,
sondern es werden aus den relevanten Verkehrsdaten unter Berücksichtigung
von per Broadcast übertragenen
kollektiven Verkehrsdaten in der Verkehrszentrale für das jeweilige
Fahrzeug individuelle Verkehrsdaten ermittelt. Bei der Ermittlung
der individuellen Verkehrsdaten wird berücksichtigt, dass über den
Broadcast-Kommunikationskanal
kollektive Verkehrsdaten übertragen
werden, die bereits Träger
von Informationen sind. Bei der Ermittlung der individuellen Verkehrsdaten
wird davon ausgegangen, dass die kollektiven Vekehrsdaten vom Fahrzeug
empfangen werden. Die individuellen Verkehrsdaten werden dann erfindungsgemäß so ermittelt,
dass sie in direkter Wirkverbindung mit den kollektiven Verkehrsdaten
im Fahrzeug stehen, d.h. die individuellen Verkehrsdaten in Verbindung
mit den kollektiven Verkehrsdaten besonders vorteilhaft verwertet
werden können.
Die Übertragung
von kollektiven Verkehrsdaten und die Übertragung von individuellen
Verkehrsdaten, die mit den kollektiven Verkehrsdaten in Wirkverbindung
stehen ermöglicht
die Übertragung
von Verkehrsdaten, die spezifisch für ein jeweiliges Fahrzeug sind,
wobei aber die Übertragungskosten über den
privaten Kommunikationskanal verringert sind, da die Datenmenge
an individuellen Verkehrsdaten gegenüber der Datenmenge an relevanten
Verkehrsdaten geringer ist. Als privater Kommunikationskanal bietet
sich z. B. eine direkte Eins-zu-Eins Mobilfunkverbindung oder eine
Bakenkommunikation an.
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Es
ist günstig
die individuellen Verkehrsdaten so zu ermitteln, dass sie die Unterschiede
zwischen den kollektiven, auf her kömmliche, preisgünstige Weise über den
Broadcast-Kommunikationskanal ausgestrahlten Verkehrsdaten und den
relevanten, für
das jeweilige Fahrzeug ermittelten Verkehrsdaten, umfassen. Das
kommt z. B. insbesondere dann zum Tragen, wenn die kollektiven Verkehrsdaten
die aktuellen Verkehrsdaten eines bestimmten Bereiches umfassen,
in dem sich das Fahrzeug aktuell aufhält und die relevanten Verkehrsdaten
aktuelle und prognostizierte Verkehrdaten umfassen, die die zu erwartende
Route des jeweiligen Fahrzeugs betreffen. Werden sowohl relevante
als auch kollektive Verkehrsdaten übertragen, so werden die aktuellen Verkehrsdaten
für den
Bereich, in dem sich das jeweilige Fahrzeug aktuell aufhält redundant übertragen.
Durch die Ermittlung der individuellen Verkehrsdaten, die die Unterschiede
zwischen relevanten und aktuellen Verkehrsdaten umfassen, wird vermieden, diese
Redundanz über
die Luftschnittstelle zu übertragen
und reduziert somit die Kommunikationskosten.
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Vorteilhafterweise
werden dann in den Fahrzeugen die relevanten Verkehrsdaten aus den über den
Broadcast-Kommunikationskanal empfangenen kollektiven Verkehrsdaten
und den über
den privaten Kommunikationskanal empfangenen individuellen Verkehrsdaten
ermittelt. Dieser Vorgang ist in gewisser Weise die Umkehrung des
entsprechenden Vorgangs in der Verkehrszentrale, wo die individuellen Verkehrsdaten
aus den kollektiven und den relevanten Verkehrsdaten ermittelt werden.
Der Vorteil liegt darin, dass bei dieser Vorgehensweise die über den Broadcast-Kommunikationskanal
preisgünstig
zur Verfügung
stehenden kollektiven Verkehrsdaten im Fahrzeug in Verbindung mit
den individuellen Verkehrsdaten verarbeitet werden und so genaue
und zuverlässige
Verkehrsdaten zu verringerten Kommunikationskosten zur Verfügung stehen.
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Die
Ermittlung der individuellen Verkehrsdaten aus den kollektiven Verkehrsdaten
und den relevanten Verkehrsdaten in der Verkehrszentrale kann ohne
Informationsverlust geschehen. In diesem Fall werden im Fahrzeug
die identischen relevanten Verkehrsdaten ermittelt, wie sie in der
Verkehrszentrale vorlagen.
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Dies
bietet den Vorteil, dass im Bedarfsfall die Verkehrsdaten ohne Verluste übertragen
werden können.
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Eine
weitere Reduzierung von Kommunikationskosten kann erreicht werden,
indem bei der Ermittlung der individuellen Verkehrsdaten aus den
kollektiven Verkehrsdaten und den relevanten Verkehrsdaten in der
Verkehrszentrale eine Datenreduktion durchgeführt wird. In diesem Schritt
kann nochmals gewichtet werden, für welche Verkehrsdaten es sich lohnt,
sie in die individuellen Verkehrsdaten aufzunehmen und über den
privaten Kommunikationskanal zu übertragen
und für
welche nicht. Auf diese Weise können
einerseits die Kommunikationskosten gesenkt werden, indem genau
abgewägt
wird, welche Verkehrsdaten Teil der individuellen Verkehrsdaten
werden und welche nicht. Andererseits kann das Fahrzeug von Verarbeitungsaufwand
entlastet werden, indem die Menge an Verkehrsdaten, die es zu verarbeiten
hat, verringert wird.
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Günstigerweise
erfolgt die Datenreduktion bei der Ermittlung der individuellen
Verkehrsdaten durch einen vorgegebenen Schwellwert. Unterschreiten
die Unterschiede zwischen kollektiven Verkehrsdaten und relevanten
Verkehrsdaten einen Schwellwert, so werden diese Unterschiede nicht
Teil der individuellen Verkehrsdaten und damit nicht über den privaten
Kommunikationskanal übertragen.
Eine weitere Möglichkeit
der Datenreduktion besteht darin, die Zuverlässigkeit der prognostizierten
Daten der relevanten Verkehrsdaten mit in die Ermittlung der individuellen
Verkehrsdaten einzubeziehen. Wenn man aufgrund der Datenlage z.
B. weiß,
dass die Prognose zu 90% Wahrscheinlichkeit auch eintreten wird, sollte
man diese Information in die individuellen Verkehrsdaten. Bei einer
Wahrscheinlichkeit von nur 50% kann man die Information eher weglassen.
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Besondere
Vorteile bietet ein kombiniertes Kriterium aus Prognose-Zuverlässigkeit
und Schwellwert.
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Im
Fall der erfolgten Datenreduktion sind die im Fahrzeug aus den über den
Broadcast-Kommunikationskanal empfangenen kollek tiven Verkehrsdaten
und den über
den privaten Kommunikationskanal empfangenen, im Umfang reduzierten,
individuellen Verkehrsdaten ermittelten relevanten Daten ungefähr gleich
den relevanten Daten in der Verkehrszentrale. Der Unterschied besteht
in den über
die Datenreduktion bewußt
in Kauf genommenen Ungenauigkeiten. Der Vorteil besteht darin, dass
die Qualität
der Daten weiterhin so ist, wie es für das Fahrzeug sinnvoll ist, aber
die zu übertragende
Verkehrsdatenmenge geringer ist, und somit zu geringeren Kommunikationskosten
führt.
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Die
Verkehrsdaten werden im Fahrzeug zweckmäßigerweise für die Navigation
und/oder Routenfindung verwendet. Dies ist besonders für bordautonome
Navigationssysteme sinnvoll, da hier die an Bord des. Fahrzeugs
gespeicherte Karte, z. B. auf CU-ROM, durch die relevanten Verkehrsdaten sinnvoll
ergänzt
wird und es so möglich
wird, dass das Navigationssystem dynamisch auf sich ändernde Verkehrssituationen
reagiert.
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In
einer vorteilhaften Ausbildung werden relevante Verkehrsdaten in
der Verkehrszentrale ermittelt, indem vom jeweiligen Startort und
Startzeitpunkt des jeweiligen Fahrzeugs ausgegangen wird und zunächst bezüglich einer
vorgegebenen, verkehrsabhängigen
Kostenfunktion, wie der Reisezeit, optimale Routen zu den Streckenkanten
wenigstens eines den Startort enthaltenden Wegenetz-Teilbereiches
ermittelt werden. Das verwendete Routensuchverfahren arbeitet verkehrsdatenabhängig unter
Berücksichtigung
von in der Verkehrszentrale vorhandenen, aktuellen und prognostizierten
Verkehrsdaten, welche die aktuellen und prognostizierten Funktionswerte
der Kostenfunktion für
die einzelnen Streckenkanten des Wegenetzes sowie je nach Anwendungsfall
weitere Daten über
den aktuellen und den zukünftigen
Verkehrszustand umfassen. Die Verkehrsdaten über den Zustand zum aktuellen
Zeitpunkt ebenso wie zu den verschiedenen vorgegebenen Prognosezeitpunkten für die betrachteten
Streckenkanten liegen in der Verkehrszentrale schon abrufbar vor
oder können
von ihr jedenfalls durch ein herkömmliches Verkehrsprognoseverfahren
bereitgestellt werden. Aus der für
die jeweilige Streckenkante berechneten optimalen Route folgt unmittelbar
die zugehörige
vorausgeschätzte Ankunftszeit,
zu der ein am Startort zum Startzeitpunkt startendes und die optimale
Route befahrendes Fahrzeug voraussichtlich die betreffende Streckenkante
erreicht.
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Vorteilhaft
ist weiter, dass aus den in der Verkehrszentrale zur jeweiligen
Streckenkante vorhandenen aktuellen und prognostizierten, d.h. zu
den vorgegebenen Prognosezeiten zu erwartenden Werten der Kostenfunktion
derjenige Kostenfunktionswert ausgewählt wird, der zum Ankunftszeitpunkt
gemäß der optimalen
Route gehört.
Neben dem ausgewählten
Kostenfunktionswert können
je nach Bedarf weitere, in der Verkehrszentrale für die gegebene Streckenkante
und den gegebenen Ankunftszeitpunkt vorliegende Verkehrsdaten ausgewählt werden.
Es ist charakteristisch, dass es gerade die auf diese Weise kantenspezifisch
und entsprechend den berechneten optimalen Routen zeitrichtig ausgewählten Kostenfunktionswerte
für die
einzelnen Streckenkanten des betrachteten Wegenetz-Teilbereiches
sind, die als übertragbare
relevante Verkehrsdaten in der Zentrale aufbereitet und bereitgestellt werden
oder jedenfalls einen Teil dieser zur Übertragung aufbereiteten relevanten
Verkehrsdaten bilden.
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Durch
eine so geartete Ermittlung der relevanten Verkehrsdaten erhält man ohne
zwingende Kenntnis des Zielortes des jeweiligen Fahrzeuges zuverlässige und
fahrzeugseitig gut auswertbare Verkehrsdaten, die sowohl aktuelle
als auch für
die relevanten Streckenabschnitte zeitrichtig prognostizierte Daten über die
zu erwartende Verkehrslage berücksichtigen.
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Bei
einem vorteilhaft weitergebildeten Verkehrsinformationssystem beinhaltet
die Verkehrsdatenaufbereitung eine Erzeugung von Verkehrsereignissen
als individuelle verkehrliche Objekte, die entsprechend identifizierbar
sind. Solche Ereignisse können
beispielsweise erkannten, besonderen Verkehrsflusszuständen, wie
Stau, zähflüssiger Verkehr etc.,
oder einer detektierten übermäßigen Abweichung
des ausgewählten
Kostenfunktionswertes von einem normalerweise zu erwartenden Referenz-Kostenfunktionswert
zugeordnet werden, wobei der Referenz-Kostenfunktionswert z. B.
den für
ungestörten,
freien Verkehr geltenden Kostenfunktionswert repräsentieren
kann.
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Das
Verkehrsinformationssysteme ist besonders vorteilhaft ausgebildet,
wenn als kollektive Verkehrsdaten aktuelle Daten übertragen
werden, die für den
Bereich gelten, in dem der Broadcast-Kommunikationskanal empfangen
werden kann, der die Verkehrsdaten überträgt. Aktuelle Verkehrsdaten
werden bereits auf herkömmliche
Art und Weise in der Verkehrszentrale gesammelt, aufbereitet und über den
Broadcast-Kommunikationskanal übertragen. Für die Erfindung
ist hierfür
kein kostenmäßiger Zusatzaufwand
nötig,
da auf bestehende Strukturen zur Datengewinnung und Datenübertragung
aufgebaut werden kann.
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Vorteilhafterweise
werden die Unterschiede zwischen kollektiven und relevanten Verkehrsdaten in
Form von Differenzlisten gefasst. Die individuellen Verkehrsdaten
umfassen in diesem Fall also Differenzlisten. Diese Differenzlisten
können
im Fahrzeug, z. B. von der bordeigenen Navigation, nicht direkt
verwertet werden, da sie erst in Verbindung mit den kollektiven
Verkehrsdaten wieder sinnvolle Verkehrsdaten ergeben. Z. B. kann
in der Differenzliste vermerkt sein, dass ein bestimmter Stau zu
der Zeit, zu der das jeweilige Fahrzeug den Stau erreicht, um 2
km kürzer
geworden ist. Ohne Kenntnis der über die
kollektiven Verkehrsdaten übertragenen
Länge des
Staus, von der dann die 2 km subtrahiert werden, ist diese Information
von geringem Nutzen für
das Fahrzeug.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand der zugehörigen Zeichnungen nachfolgend
beschrieben. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung,
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1 Eine Übersicht über das
Verkehrsinformationssystem,
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2 eine Übersicht über das
Verkehrsinformationssystem mit Datenreduktion,
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3 eine Übersicht über eine
Ermittlung von relevanten Verkehrsdaten B in der Zentrale,
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4 eine
Erzeugung einer Differenzliste D*,
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5 ein
erstes Beispiel zur Berechnung der Differenzliste D*,
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6 ein
zweites Beispiel zur Berechnung der Differenzliste D*,
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7 die
Ermittlung der relevanten Verkehrsdaten B* in einem Fahrzeug,
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8 ein
Beispielalgorithmus zur Verarbeitung einer Meldung Dx*
aus der Differenzliste D* im Fahrzeug.
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In
der Verkehrszentrale liegen für
jeden Streckenabschnitt zeitabhängige
Verkehrsprognosen vor, so dass bei einer zentralenbasierten Zielführung, bei der
die optimale Route in der Verkehrszentrale berechnet wird, während der
Routenberechnung für
jeden Streckenabschnitt die relevante Verkehrsprognose in Abhängigkeit
von der erwarteten Ankunftszeit ausgewählt werden kann.
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Bei
autonomen Zielführungssystemen
wird die Route dagegen im Fahrzeug berechnet. Um im Fahrzeug zur
Routenberechnung den gleichen Algorithmus wie in der Zentrale anwenden
zu können,
bei dem für
jeden Streckenabschnitt die relevante Verkehrsprognose in Abhängigkeit
von der erwarteten Ankunftszeit ausgewählt wird, müsste für jeden Streckenabschnitt der
gesamte Satz an zeitabhängigen Verkehrsprognosen
von der Zentrale übertragen
werden. Dies bedeutet aber einen unvertretbar hohen Kommunikationsaufwand.
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Deshalb
werden für
jedes Fahrzeug, das bei einer Verkehrszentrale nach Verkehrsdaten
anfragt, individuell auf der Basis der aktuellen Zeit und dem aktuellen
Standort des anfragenden Fahrzeugs relevante Verkehrsdaten erstellt.
Im folgenden werden die relevanten Daten auch mit dem Begriff Gesamtprognoseliste
umschrieben. Die Gesamtprognoseliste für ein jeweiliges Fahrzeug enthält die für das jeweilige
Fahrzeug relevanten Verkehrsdaten. Diese Gesamtprognoseliste enthält pro Streckenabschnitt nur
noch maximal eine Verkehrsmeldung, die zum erwarteten Ankunftszeitpunkt
am jeweiligen Abschnitt gültig
ist.
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In 1 ist
ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Verkehrsinformationssystem
in einer Übersicht
dargestellt. Von einer Zentrale 1 werden über einen
Broadcast-Kommunikationskanal 10, z. B. Rundfunk, ARI (Autoradio-Informationssystem), RDS,
RDS-TMC, DAB (Digital Audio Broadcast), Cityruf-Funktionen, ständig kollektive Verkehrsdaten
A, z. B. Informationen über
die aktuelle Verkehrslage, an alle Fahrzeuge 2 gesendet.
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Ein
Fahrzeug 2 sendet eine Anfrage 9 nach Verkehrsdaten,
die gewisse (nicht unbedingt genaue) Informationen über die
aktuelle Position des Fahrzeugs enthält, an die Zentrale 1.
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In
der Zentrale 1 werden für
das anfragende Fahrzeug 2 in der Berechnungseinheit 3 relevante Verkehrsdaten
B (Gesamtprognoseliste B) erzeugt. Aus der Gesamtprognoseliste B
und den aktuellen Verkehrsdaten A werden dann in der Berechnungseinheit 5 die
individuellen Verkehrsdaten (Differenzliste D) erzeugt. Aus den
empfangenen Verkehrsdaten A und Verkehrsdaten D werden dann im Fahrzeug
in der Berechnungseinheit 6 die relevanten Verkehrsdaten
B ermittelt. Die im Fahrzeug ermittelten relevanten Verkehrsdaten
B entsprechen dann den in der Zentrale ermittelten relevanten Verkehrsdaten
B. So kann das System also zur verlustlosen Übertragung relevanter Verkehrsdaten
eingesetzt werden.
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2 zeigt
schematisch den Aufbau des Systems mit Datenreduktion über einen
Schwellwert bei der Ermittlung der individuellen Verkehrsdaten D* in
der Verkehrszentrale 1. Wie in 1 werden
von der Zentrale 1 über
einen Broadcast-Kommunikationskanal 10 ständig kollektive
Verkehrsdaten A, z. B. Informationen über die aktuelle Verkehrslage,
an alle Fahrzeuge 2 gesendet. Ein Fahrzeug 2 sendet
eine Anfrage 9 nach Verkehrsdaten, die gewisse Informationen über die
aktuelle Position des Fahrzeugs enthält, an die Zentrale 1.
In der Zentrale 1 werden für das anfragende Fahrzeug 2 in
der Berechnungseinheit 3 relevante Verkehrsdaten B (Gesamtprognoseliste
B) erzeugt. Aus der Gesamtprognoseliste B und den aktuellen Verkehrsdaten
A werden dann unter Berücksichtigung
eines Schwellwertes 12 in der Berechnungseinheit 5 die
individuellen Verkehrsdaten (Differenzliste D*) erzeugt. Die Einbeziehung
des Schwellwertes 12 dient zu einer Reduzierung der Daten,
die über
den privaten Kommunikationskanal 11 übertragen werden müssen.
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Eine
weitere Möglichkeit,
die Datenmenge zu reduzieren besteht darin, die Zuverlässigkeit
oder Genauigkeit der prognostizierten Daten mit einzubeziehen.
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Entsprechend
werden im Fahrzeug 2 aus den empfangenen Verkehrsdaten
A und Verkehrsdaten D* in der Berechnungseinheit 6 die
relevanten Verkehrsdaten B* ermittelt. Die mit dieser Ausführung des
Systems im Fahrzeug ermittelten relevanten Verkehrsdaten B* entsprechen
den in der Zentrale ermittelten relevanten Verkehrsdaten B im großen und
ganzen, eben im Rahmen der durch die Datenreduktion entstandenen
und in Kauf genommenen Ungenauigkeiten.
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Eine Übersicht über den
Aufbau der Berechnungseinheit 3 für die relevanten Verkehrsdaten
B zeigt 3. Von den systembeteiligten
Fahrzeugen können
Anfragen nach Verkehrsdaten 9 zur Zentrale 1 gesendet
werden. Eine solche Anfrage 9 enthält insbesondere die Informationen über den
Startort S, häufig
die momentane Fahrzeugposition bzw. Informationen, von denen in
der Zentrale der Standort abgeschätzt und danach einer naheliegenden
Kante im Netz zugeordnet werden kann, und über den Start zeitpunkt t0, häufig
der gegenwärtige
Zeitpunkt, als Ausgangsbedingungen, für welche die Verkehrsinformationen
gewünscht
werden. Bei der Abschätzung der
Fahrzeugposition kann, falls vorhanden, Information über die
gegenwärtige
Fahrtrichtung des Fahrzeugs mit einbezogen werden, um die richtige
Wahl zwischen zwei parallel verlaufenden, gegenläufigen Kanten zu treffen, die
z. B. die beiden Fahrtrichtungen einer Autobahn repräsentieren.
Die Anfrage wird in der Zentrale einer Startbedingungs-Festlegungseinheit 20 zugeleitet,
die daraus die erwähnten
Ausgangsbedingungen für
die Bereitstellung der Verkehrsinformationen extrahiert, d.h. insbesondere
den Startort S und den Startzeitpunkt t0.
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Diese
Anfangsdaten übergibt
die Startbedingungs-Festlegungseinheit 20 einem dieser
nachgeschalteten Routensucher 7. Dieses berechnet dann die
hinsichtlich der Kostenfunktion "Reisezeit" optimale Route für eine zum
Anfangszeitpunkt t0 beginnende Fahrt vom
Startpunkt S zu jeder Straßenkante in
der Umgebung des Startpunktes S auf der Basis eines verkehrsabhängigen,
d.h. Daten über
die aktuelle und prognostizierte Verkehrslage berücksichtigenden
Routensuchverfahrens, auch Routing-Algorithmus bezeichnet. Derartige
Routing-Algorithmen sind an sich bekannt und bedürfen daher hier keiner weiteren
Erläuterung.
Die benötigten
Verkehrsdaten erhält
der Routensucher 7 von der übergeordneten Reisezeitberechnungseinheit 22.
Die Berechnung der optimalen Route, d.h. in diesem Fall der Route mit
der kürzesten
Reisezeit, vom Startpunkt S zur jeweiligen Straßenkante dient dazu, den Ankunftszeitpunkt
zu bestimmen, zu dem ein zum Anfangszeitpunkt t0 am
Startort S losfahrendes Fahrzeug bei optimaler Fahrtroute die betreffende
Straßenkante
erreicht. Für
diesen Ankunftszeitpunkt wird dann aus den in der Zentrale 1,
insbesondere in der Reisezeitberechnungseinheit 22, für die verschiedenen
Prognosezeitpunkte vorhandenen Reisezeitdaten der zugehörige Reisezeitwert
für die
betreffende Straßenkante
in einem Speicher für
Reisezeiten 23 gespeichert. Der Reisezeitwert wird sowohl
zur weiteren Routen-Berechnung als auch zur weiteren Aufbereitung
als relevantes Verkehrsdatum verwendet.
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In
einer Variante kann vorgesehen sein, jeden ausgewählten Reisezeitwert
der Streckenkanten des berücksichtigten
Startort-Umgebungsbereichs explizit als Verkehrsdatum zu berücksichtigen.
Alternativ dazu können
individuelle Verkehrsereignisse direkt aus gemessenen Verkehrsdaten
statt aus Reisezeiten abgeleitet werden. Dazu werden zweckmäßigerweise
die Zeitachsen sowohl für
den aktuellen Zeitpunkt als auch für die Prognosezeitpunkte diskretisiert,
wie dies auch bei herkömmlichen
Systemen üblich
ist. Die generierten Verkehrsereignisse können zum einen unterscheidbare
verkehrliche Objekte, wie Staus, zähflüssiger Verkehr, freier Verkehr etc.,
sein. Zum anderen besteht die Möglichkeit,
die jeweils ausgewählte
kantenspezifische Reisezeit mit einem Referenzwert zu vergleichen,
und für
den Fall, dass sich eine Abweichung um mehr als ein vorgebbarer
Wert ergibt, diese Abweichung als ein Verkehrsereignis zu identifizieren.
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Der
Versand der relevanten Verkehrsdaten über einen privaten Kommunikationskanal 11,
z. B. in Form von individuellen Verkehrsmeldungen über GSM/TMC
ist vergleichsweise teuer. Der Versand von gleichen Verkehrsmeldungen
für alle
Teilnehmer (Broadcast-Kommunikationskanal 10) ist beispielsweise über den
RDS/TMC-Kanal des Rundfunks wesentlich kostengünstiger. Allein auf diesen Übertragungsweg
kann aber nicht zurückgegriffen
werden, da für
die Prognoseerstellung in der Zentrale die Positionen S und Abfahrtszeitpunkte
t0 der Einzelfahrzeuge in der Zentrale bekannt
sein müssen.
Da Broadcast eine unidirektionale Kommunikation darstellt, ist Positon-
bzw. Zeitübermittlung
an die Zentrale nicht möglich.
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Im
hier vorgeschlagenen Verkehrsinformationssystem werden deshalb zur
Reduktion von Übertragungskosten
zwei Übertragungskanäle verwendet:
ein Broadcast-Kommunikationskanal 10, z. B. RDS-TMC und
ein privater Kommunikationskanal, z. B. GSM-TMC, für individuelle
Verkehrsdaten. Dabei kann vor allem die Tatsache benutzt werden,
dass aktuelle Verkehrsdaten A ohnehin über Broadcast 10 gesendet
werden und dafür
kein zusätzlicher
Auf wand entsteht. Diese aktuellen Verkehrsdaten A können bei
der Zielführung
zum einen bei naheliegenden Streckenabschnitten verwendet werden,
bei denen sich während
der vergleichsweise kurzen Anfahrt die Verkehrslage kaum ändert. Zum
anderen können
aktuelle Verkehrsdaten A dort verwendet werden, wo auch auf längere Zeit
keine Änderung
der Verkehrslage zu erwarten ist. Die Datenmenge beim privaten Kommunikationskanal
kann gegenüber
Systemen, bei denen ausschließlich
dieser Kanal verwendet wird, wesentlich verringert werden, wenn
dort nur die bis zum erwarteten Erreichen eines bestimmten Streckenabschnitts
erwartete Veränderung
der Verkehrslage (Differenzliste D in 1, Differenzliste
D* in 2) übertragen
wird.
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Die
folgenden Ausführungsbeispiele
des Systems beziehen sich auf das System aus 2, das zur
Ermittlung der Differenzliste D* eine Datenreduktion durchführt.
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Für Verkehrsstörungen,
die aktuell vorhanden sind, von denen aber bis zum prognostizierten Eintreffen
des anfragenden Fahrzeugs am jeweiligen Streckenabschnitts erwartet
wird, dass sie sich aufgelöst
haben, wird in der Differenzliste D* eine Löschmeldung erzeugt (siehe 4, 5 und 6).
Im hier beschriebenen Verkehrsinformationssystem werden Löschmeldungen
nur für
solche Verkehrsmeldungen erzeugt, die aktuell über Broadcast übertragen
werden. Das Fahrzeug initialisiert seinen Speicher bei jedem Empfang
neuer Daten selbständig
von neuem und berechnet selbst eine Gesamtprognoseliste (siehe 7).
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In 4 ist
beispielhaft ein vereinfachter Ablauf dargestellt, wie in der Verkehrszentrale
die für das
anfragende Fahrzeug relevanten aktuellen und prognostizierten Verkehrsdaten
B mit den über
den Broadcast-Kommunikationskanal 10 übertragenen Verkehrsdaten A
verglichen werden und die Differenzliste D* erzeugt wird. Beim Vergleich
von Störungsmeldungen
aus A und B wird eine Entscheidung getroffen, ob die Störungsmeldung
in die Differenzliste D* aufgenommen wird oder nicht. Diese Entscheidung
hängt davon
ab, ob sich Meldungen aus A und B um mehr als ein vorgegebenes Maß, einem
Schwellwert 12, un terscheiden (Schritt 37). Der Schwellwert
wiederum hängt
von der Entfernung und/oder kürzesten
Reisezeit des jeweiligen Streckenabschnitts zum Startort ab. Z.
B. kann mit steigender Entfernung von der Fahrzeugposition ein größerer Schwellwert 12 für Orts-
und/oder Ausprägungsdifferenzen
verwendet werden, um der mit aufsteigender Zeit ungenauer werdenden
Verkehrsprognose Rechnung zu tragen. Bei Wahl von Schwellwerten 12 mit
dem Betrag 0 wird keine Ungenauigkeit in Kauf genommen und alle
Verkehrsdaten aus A und B werden bei der Bildung der Differenzliste
D* berücksichtigt.
D* entspricht dann der verlustfreien Differenzliste D in 1.
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Zur
besseren Verständlichkeit
werden im Beispiel in 4 Verkehrsstörungsmeldungen bei gleichem
Streckenabschnitt verglichen, auf diese Weise können z. B. Änderungen der Länge eines Staus,
der auf dem gleichen Streckenabschnitt bleibt, erfasst werden. Besser
werden die in einem Zusammenhang stehenden Verkehrsmeldungen über einen sogenannten
Meldungs-Identifikator identifiziert. Die Meldungen in den einzelnen
Listen sind dann gekennzeichnet durch An, Bn bzw. Dn wobei n den
Meldungs-Identifikator (Meldungs-ID) bezeichnet. Anhand von der
Meldungs-ID erkennt das Fahrzeug, ob eine Meldung der Differenzliste
neu ist oder eine Meldung aus den aktuellen Verkehrsinformationen überschreiben
soll.
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Die
Verwendung des Meldungs-Identifikators wird in den Beispielen für die Erzeugung
von Differenzlisten D* in 6 illustriert.
Differenzlisten D* enthalten
- • Löschmeldungen
für diejenigen
Verkehrsstörungen,
die in A, aber nicht in B vorkommen
- • Verkehrsstörungen aus
B, die nicht in A vorkommen
- • Verkehrsstörungen aus
B, die auch in A vorkommen, sich aber absolut oder relativ mindestens um
vorgebbare Schwellwerte 12 in ihrer Ausprägung (z.
B. 10 km Stau statt 1 km) und/oder in ihrem Ort (z. B. A81 zwischen
Horb und Rottenburg statt zwischen Hildrizhausen und Ehningen, d.h. fast
30 km weiter südlich)
unterscheiden. Verkehrsstörungen,
die in A und B vorkommen und sich um weniger als die vorgegebenen
Schwellwerte 12 unterscheiden, werden nicht in die Differenzliste
D* aufgenommen. 5 zeigt ein Beispiel für den Fall,
dass beim Vergleich von Störungsmeldungen
in A und B die Differenz der Störungslängen bei
gleichem Ort betrachtet wird. 6 zeigt
ein Beispiel für
den Fall, dass beim Vergleich von Störungsmeldungen in A und B die Differenz
der Orte betrachtet wird.
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Die
so erzeugte Differenzliste D* wird zum anfragenden Fahrzeug übertragen.
In 7 und 8 ist dargestellt, wie im Fahrzeug
die Gesamtprognoseliste B* gebildet wird. Diese Gesamtprognoseliste
B* kann im Rahmen der bei der Bildung der Differenzliste D* in Kauf
genommenen Ungenauigkeiten von der in der Zentrale ermittelten Gesamtprognoseliste
B abweichen.
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Die
Ermittlung der Gesamtprognoseliste B* im Fahrzeug geschieht dadurch,
dass aus der über den
Broadcast-Kommunikationskanal 10 empfangenen aktuellen
Verkehrslage diejenigen Meldungen gelöscht werden, zu denen in der
Differenzliste D* eine Löschmeldung
existiert und alle anderen Meldungen der Differenzliste D* als zusätzliche
bzw. aktualisierte Verkehrsdaten aufgenommen werden, und diese Prozedur
immer dann wiederholt wird, wenn entweder über den Broadcast-Kommunikationskanal 10 neue
Daten empfangen werden oder eine neue Differenzliste D* empfangen
wurde.
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In
Kauf genommene Ungenauigkeiten der Gesamtprognoseliste B* im Fahrzeug
kommen z. B. dadurch zustande, dass Änderungen von Ausprägungen,
die geringer als der vorgegebene Schwellwert 12 sind, nicht
in die Differenzliste D* aufgenommen werden und somit auch nicht
für die
im Fahrzeug gebildete Gesamtprognoseliste B* berücksichtigt werden.