DE102010054077B4 - Method and device for providing a driving recommendation for a route section - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Bereitstellen einer Fahrempfehlung, insbesondere an einen Fahrer eines Kraftfahrzeugs (2) oder zum automatischen Betreiben des Kraftfahrzeugs, mit folgenden Schritten:- Abrufen (S1) einer Menge von Geschwindigkeitsprofilen für einen dem Kraftfahrzeug (2) voraus liegenden Streckenabschnitt (A), wobei jedes Geschwindigkeitsprofil einen Verlauf der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (2) entlang des Streckenabschnitts angibt;- Ermitteln (S3) eines wahrscheinlichsten Geschwindigkeitsprofils für den Streckenabschnitt (A) aus der Menge der Geschwindigkeitsprofile;- Bestimmen (S6) eines gemäß einem vorgegebenen Optimierungsparameter optimierten Geschwindigkeitsprofils abhängig von dem wahrscheinlichsten Geschwindigkeitsprofil; und- Signalisieren (S7) einer Fahrempfehlung abhängig von dem optimierten Geschwindigkeitsprofil und abhängig von der momentanen Position des Kraftfahrzeugs (2), wobei das Ermitteln des wahrscheinlichsten Geschwindigkeitsprofils folgende Schritte umfasst:- Gruppieren von jeweils einem oder mehreren ähnlichen Geschwindigkeitsprofilen aus der Menge der Geschwindigkeitsprofile mithilfe eines Mustererkennungsverfahrens in Cluster;- Zuordnen eines Cluster-Geschwindigkeitsprofils zu jedem Cluster, wobei das Cluster-Geschwindigkeitsprofil einer Kombination, insbesondere einer Mittelwertlinie, der in dem Cluster gruppierten Geschwindigkeitsprofile entspricht; und- Zuordnen von Wahrscheinlichkeiten zu jedem der Cluster-Geschwindigkeitsprofile.1Method for providing a driving recommendation, in particular to a driver of a motor vehicle (2) or for automatically operating the motor vehicle, with the following steps: - retrieving (S1) a set of speed profiles for a route section (A) ahead of the motor vehicle (2), wherein each speed profile indicates a course of the speed of the motor vehicle (2) along the route section;- determining (S3) a most probable speed profile for the route section (A) from the set of speed profiles;- determining (S6) a speed profile optimized according to a predetermined optimization parameter depending on the most likely speed profile; and - signaling (S7) a driving recommendation depending on the optimized speed profile and depending on the current position of the motor vehicle (2), the determination of the most probable speed profile comprising the following steps: - grouping of one or more similar speed profiles from the set of speed profiles using a pattern recognition method in clusters;- associating a cluster velocity profile with each cluster, the cluster velocity profile corresponding to a combination, in particular a mean line, of the velocity profiles grouped in the cluster; and- assigning probabilities to each of the cluster velocity profiles.1
Description
Technisches Gebiettechnical field
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen Fahrerunterstützungssysteme und -verfahren, die geeignet sind, eine Fahrempfehlung für einen unmittelbar vorausliegenden Streckenabschnitt bereitzustellen. Weiterhin betrifft die Erfindung Verfahren, um einen Fahrer eines Kraftfahrzeugs zu instruieren, so dass dieser das Fahrzeug in einer gemäß einem oder mehrerer Optimierungsparameter optimierten Fahrweise bewegt, insbesondere in einer verbrauchsoptimierten Fahrweise. Weiterhin betrifft die Erfindung Systeme, um ein Fahrzeug autonom in einer gemäß einem oder mehrerer Optimierungsparameter optimierten Fahrweise zu bewegen.The invention generally relates to driver assistance systems and methods that are suitable for providing a driving recommendation for a route section that is immediately ahead. Furthermore, the invention relates to a method for instructing a driver of a motor vehicle so that he moves the vehicle in a driving style that is optimized according to one or more optimization parameters, in particular in a consumption-optimized driving style. Furthermore, the invention relates to systems for moving a vehicle autonomously in a driving style that is optimized according to one or more optimization parameters.
Stand der TechnikState of the art
Ein Fahrer eines Kraftfahrzeugs sollte für eine Kraftstoff sparende oder komfortable Fahrweise vorausschauend fahren. Dazu nimmt der Fahrer Informationen über die Umgebung und die aktuelle Verkehrssituation auf und kann das momentane und ein zukünftiges Fahrmanöver bewusst oder intuitiv darauf abstimmen. Auf bekannten Streckenabschnitten kennt der Fahrer den Verlauf der Strecke, so dass es einfacher ist, das Fahrverhalten auf diesen Streckenabschnitten der aktuellen Verkehrssituation anzupassen.A driver of a motor vehicle should drive with foresight for a fuel-efficient or comfortable driving style. To do this, the driver takes in information about the environment and the current traffic situation and can consciously or intuitively adjust the current and a future driving maneuver accordingly. On known road sections, the driver knows the course of the road, so that it is easier to adapt the driving behavior on these road sections to the current traffic situation.
Ein vorausschauendes Fahren, insbesondere auf unbekannten Streckenabschnitten, ist durch das Informationsdefizit über die Umgebung und den Streckenverlauf des unmittelbar voraus liegenden Streckenabschnitts, deutlich schwieriger. Beispielsweise verhält sich ein Fahrer vor einer nicht einsehbaren S-Kurve deutlich vorsichtiger, wenn er den Kurvenverlauf der S-Kurve kennt, als ein Fahrer, der lediglich die erste Biegung der S-Kurve wahrnehmen kann. Der Fahrer wird im letzteren Fall die erste Kurve mit einer deutlich höheren Geschwindigkeit anfahren und bei Erkennen der nachfolgenden zweiten Kurve die Geschwindigkeit deutlich stärker reduzieren, als dies bei einem Fahrer der Fall wäre, der den Verlauf der S-Kurve bereits kennt. Dies führt im letzteren Fall zu einem insgesamt erhöhten Kraftstoffverbrauch bei verringertem Fahrkomfort.Anticipatory driving, especially on unfamiliar road sections, is significantly more difficult due to the lack of information about the environment and the course of the road section immediately ahead. For example, a driver in front of an S-curve that cannot be seen behaves much more cautiously if he knows the course of the S-curve than a driver who can only perceive the first bend of the S-curve. In the latter case, the driver will approach the first curve at a significantly higher speed and, upon recognizing the subsequent second curve, reduce the speed significantly more than would be the case for a driver who already knows the course of the S-curve. In the latter case, this leads to an overall increase in fuel consumption with reduced driving comfort.
Es existiert bislang kein System, das einen Fahrer durch Bereitstellen einer dynamisch anpassbaren Information unterstützt, so dass dieser sein Fahrverhalten an eine unmittelbar voraus liegende Strecke anpassen kann, um das Fahrzeug in einer gemäß einem Optimierungsparameter optimierten Weise, beispielsweise verbrauchsoptimiert oder komfortoptimiert, zu bewegen. Während bisherige Navigationssysteme lediglich im größeren Maßstab Streckenauswahlen treffen, um die schnellste oder kürzeste Strecke zum Ziel, insbesondere unter Berücksichtigung einer Verkehrslageinformation, zu ermitteln, helfen diese Systeme jedoch nicht dabei, das Fahrverhalten auf der unmittelbar voraus liegenden Strecke, wie beispielsweise für die nächsten 100 Meter, zu beeinflussen.So far there has been no system that supports a driver by providing dynamically adaptable information so that he can adapt his driving behavior to a route immediately ahead in order to move the vehicle in an optimized manner according to an optimization parameter, for example in a consumption-optimized or comfort-optimized manner. While previous navigation systems only make route selections on a larger scale in order to determine the fastest or shortest route to the destination, in particular taking into account traffic situation information, these systems do not help to predict driving behavior on the route immediately ahead, such as for the next 100 km meters to influence.
Aus der Dissertation Axel Wegener, „Organic-Computing-Konzepte und deren Umsetzung für dezentrale Anwendungen im Straßenverkehr“, Lübeck 2009, ist bekannt, eine Geschwindigkeitsempfehlung zur Nutzung der grünen Welle von Ampelschaltungen vorzusehen, wodurch Verkehrsteilnehmern unter Berücksichtigung der Ampelschaltungen auf dem betreffenden Streckenabschnitt sowie der lokalen Verkehrsdichte eine Optimalgeschwindigkeit vorgeschlagen wird. Ein solches System sieht eine Ampel-zu-Fahrzeug-Kommunikation vor, die eine zusätzliche Installation von Hardware an den Ampelanlagen erfordert. Die Geschwindigkeitsempfehlung berücksichtigt lediglich die Ampelschaltungen des betreffenden Streckenabschnitts sowie die lokale Verkehrsdichte und kann individuell das Fahrverhalten des Fahrers des Fahrzeugs bzw. Geschwindigkeitsprofile von mehreren Fahrzeugen auf dem betreffenden Streckenabschnitt nicht berücksichtigen. Auch können dem Fahrer keine kontinuierlichen Geschwindigkeitsempfehlungen sondern nur Geschwindigkeitsanzeigen im Abstand der entsprechenden vorinstallierten Anzeigevorrichtungen vorgegeben werden.From Axel Wegener's dissertation, "Organic computing concepts and their implementation for decentralized applications in road traffic", Lübeck 2009, it is known to provide a speed recommendation for the use of the green wave of traffic lights, whereby road users taking into account the traffic lights on the relevant section of road as well as an optimum speed is suggested based on the local traffic density. Such a system provides traffic light-to-vehicle communication, which requires additional installation of hardware at the traffic lights. The speed recommendation only takes into account the traffic lights of the relevant route section and the local traffic density and cannot individually take into account the driving behavior of the driver of the vehicle or the speed profiles of several vehicles on the relevant route section. It is also not possible for the driver to be given continuous speed recommendations, but only speed displays at a distance from the corresponding preinstalled display devices.
Über ein Mobilfunknetz oder über das Internet können anderen Fahrzeugen aufgezeichnete Routeninformationen zur Verfügung gestellt werden.Recorded route information can be made available to other vehicles via a mobile phone network or via the Internet.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit denen ein gemäß einem Optimierungsparameter optimiertes Geschwindigkeitsprofil für einen unmittelbar voraus liegenden Streckenabschnitt ermittelt wird. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dem Fahrer des Fahrzeugs oder einer Steuereinheit des Fahrzeugs eine Information bereitzustellen, auf deren Grundlage das Fahrzeug gemäß dem optimierten Geschwindigkeitsprofil bewegt werden kann.It is therefore the object of the present invention to provide a method and a device with which a speed profile optimized according to an optimization parameter is determined for a route section immediately ahead. Furthermore, it is an object of the present invention, the Fah rer of the vehicle or a control unit of the vehicle to provide information on the basis of which the vehicle can be moved according to the optimized speed profile.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Bereitstellen einer Fahrempfehlung an einen Fahrer eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1 sowie durch das System und das Computerprogrammprodukt gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.This object is achieved by the method for providing a driving recommendation to a driver of a motor vehicle according to claim 1 and by the system and the computer program product according to the independent claims.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous developments are specified in the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Bereitstellen einer Fahrempfehlung, insbesondere an einen Fahrer eines Kraftfahrzeugs oder an eine Steuereinheit zum automatischen Betreiben des Kraftfahrzeugs, vorgesehen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- - Abrufen einer Menge von Geschwindigkeitsprofilen für einen dem Kraftfahrzeug voraus liegenden Streckenabschnitt, wobei jedes Geschwindigkeitsprofil einen Verlauf der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs entlang des Streckenabschnitts angibt;
- - Ermitteln eines wahrscheinlichsten Geschwindigkeitsprofils für den Streckenabschnitt aus der Menge der Geschwindigkeitsprofile;
- - Bestimmen eines gemäß einem vorgegebenen Optimierungsparameter optimierten Geschwindigkeitsprofils abhängig von dem wahrscheinlichsten Geschwindigkeitsprofil;
- - Signalisieren einer Fahrempfehlung abhängig von dem optimierten Geschwindigkeitsprofil und abhängig von der momentanen Position des Kraftfahrzeugs.
- - retrieving a set of speed profiles for a route section lying ahead of the motor vehicle, each speed profile indicating a progression of the speed of the motor vehicle along the route section;
- - determining a most probable speed profile for the route section from the set of speed profiles;
- - Determining a speed profile optimized according to a predetermined optimization parameter as a function of the most probable speed profile;
- - Signaling a driving recommendation depending on the optimized speed profile and depending on the current position of the motor vehicle.
Eine Idee des obigen Verfahrens besteht darin, für einen bestimmten Streckenabschnitt, auf dem ein Fahrzeug bewegt werden soll bzw. sich bewegt, ein oder mehrere in der Vergangenheit aufgezeichnete Geschwindigkeitsprofile abzurufen und aus den so bereitgestellten Geschwindigkeitsprofilen Muster zu erkennen, woraus Wahrscheinlichkeiten für mögliche Geschwindigkeitsprofile über den Streckenabschnitt abgeleitet werden können. Die Geschwindigkeitsprofile können zuvor sowohl von dem eigenen Fahrzeug als auch von anderen Fahrzeugen, die den Streckenabschnitt durchfahren haben, aufgezeichnet worden sein. Das Geschwindigkeitsprofil mit der höchsten Wahrscheinlichkeit entspricht dem wahrscheinlichsten Geschwindigkeitsprofil, aus dem ein optimiertes Geschwindigkeitsprofil ermittelt werden kann, das gemäß einem Optimierungsparameter, wie beispielsweise dem Kraftstoffverbrauch oder Fahrkomfort, optimiert ist. Dem Fahrer des Fahrzeugs, der sich über den Streckenabschnitt bewegen will, kann dann eine Information bereitgestellt werden, die ihn instruiert, sich mit dem Fahrzeug gemäß dem optimierten Geschwindigkeitsprofil zu bewegen.One idea of the above method is to call up one or more speed profiles recorded in the past for a specific section of road on which a vehicle is to be moved or is moving, and to recognize patterns from the speed profiles provided in this way, from which probabilities for possible speed profiles can be derived the route section can be derived. The speed profiles can have been previously recorded both by the driver's own vehicle and by other vehicles that have driven through the route section. The speed profile with the highest probability corresponds to the most probable speed profile from which an optimized speed profile can be determined, which is optimized according to an optimization parameter such as fuel consumption or driving comfort. The driver of the vehicle who wants to move over the route section can then be provided with information instructing him to move with the vehicle according to the optimized speed profile.
Mit einem derartigen Verfahren ist es grundsätzlich möglich, das Fahren auf unbekannten Streckenabschnitten zu vereinfachen, da dem Fahrer beispielsweise durch frühzeitige Anweisung zum Reduzieren einer Geschwindigkeit signalisiert wird, dass wahrscheinlich ein Bereich des Streckenabschnitts voraus liegt, auf dem eine Reduzierung der Geschwindigkeit notwendig ist. Diese Annahme basiert auf der „Erfahrung“ anderer Fahrzeuge, die den Streckenabschnitt bereits durchfahren haben. Durch die frühzeitige Information, z. B. die Geschwindigkeit zu reduzieren, kann der Fahrer die Geschwindigkeitsreduzierung durch Loslassen des Fahrpedals und/oder Auskuppeln realisieren, so dass das Fahrzeug langsam und im Schubbetrieb bzw. im Segelbetrieb die Geschwindigkeit reduziert. Auf diese Weise wird vermieden, dass der Fahrer bis zu der Stelle, an dem die Geschwindigkeitsreduzierung notwendig ist, mit höherer Geschwindigkeit fährt, um dann das Fahrzeug an dieser Stelle abzubremsen. Ein frühzeitiges Loslassen des Fahrpedals kann dann zu einem Einsparen von Kraftstoff führen und sorgt zudem für eine Erhöhung des Fahrkomforts, da eine zu starke Verzögerung durch einen aktiven Bremsvorgang vermieden werden kann.With such a method, it is fundamentally possible to simplify driving on unknown road sections, since the driver is signaled, for example by early instructions to reduce a speed, that there is probably an area of the road section ahead on which a reduction in speed is necessary. This assumption is based on the "experience" of other vehicles that have already driven through the route section. Through early information, e.g. B. to reduce the speed, the driver can reduce the speed by releasing the accelerator pedal and / or disengaging the clutch, so that the vehicle reduces the speed slowly and in overrun mode or coasting mode. This avoids the driver driving at a higher speed to the point at which the speed reduction is necessary, in order to then brake the vehicle at this point. Releasing the accelerator pedal early can then lead to fuel savings and also ensures an increase in driving comfort, since excessive deceleration can be avoided by active braking.
Weiterhin können das eine oder die mehreren Geschwindigkeitsprofile von einem Speicher einer in dem Fahrzeug befindlichen Rechnereinheit und/oder von einem von dem Kraftfahrzeug entfernten Zentralsystem und/oder von einer Rechnereinheit eines weiteren, insbesondere eines auf dem Streckenabschnitt voraus fahrenden Kraftfahrzeugs, abgerufen werden.Furthermore, the one or more speed profiles can be retrieved from a memory of a computer unit located in the vehicle and/or from a central system remote from the motor vehicle and/or from a computer unit of another motor vehicle, in particular a motor vehicle driving ahead on the route section.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Ermitteln des wahrscheinlichsten Geschwindigkeitsprofils folgende Schritte umfassen:
- - Gruppieren von jeweils, einem oder mehreren ähnlichen Geschwindigkeitsprofilen aus der Menge der Geschwindigkeitsprofile in Cluster mithilfe eines Mustererkennungsverfahrens;
- - Zuordnen eines Cluster-Geschwindigkeitsprofils zu jedem Cluster, wobei das Cluster-Geschwindigkeitsprofil einer Kombination, insbesondere einer Mittelwertlinie der in dem Cluster gruppierten Geschwindigkeitsprofile, entspricht;
- - Zuordnen von Wahrscheinlichkeiten zu jedem der Cluster-Geschwindigkeitsprofile.
- - grouping of one or more similar speed profiles from the set of speed profiles in clusters using a pattern recognition method;
- - associating a cluster speed profile with each cluster, the cluster speed profile corresponding to a combination, in particular a mean line, of the speed profiles grouped in the cluster;
- - Assigning probabilities to each of the cluster velocity profiles.
Auf diese Weise ist es möglich, Geschwindigkeitsprofile, die einer vergleichbaren Verkehrssituation entsprechen, einem Cluster zuzuordnen und anschließend durch eine Bewertung der Wahrscheinlichkeiten der repräsentierten Verkehrssituationen das wahrscheinlichste Geschwindigkeitsprofil für die vorausliegende Strecke des Kraftfahrzeugs zu ermitteln.In this way it is possible to assign speed profiles that correspond to a comparable traffic situation to a cluster and then to determine the most probable speed profile for the route ahead of the motor vehicle by evaluating the probabilities of the represented traffic situations.
Es kann vorgesehen sein, dass vor dem Gruppieren des einen oder der mehreren ähnlichen Geschwindigkeitsprofilen aus der Menge der Geschwindigkeitsprofile in Cluster eine Auswahl der für den Schritt des Gruppierens zu berücksichtigenden Geschwindigkeitsprofile vorgenommen wird. Die Auswahl kann gemäß einer zeitlichen Filterung durchgeführt werden. Dies dient dazu, dass nur miteinander vergleichbare Geschwindigkeitsprofile z.B. abhängig von einer den Geschwindigkeitsprofilen zugeordneten Zeitinformation für die Gruppierung in einem gemeinsamen Cluster berücksichtigt werden. Auf diese Weise kann ausgeschlossen werden, dass verschiedene Verkehrssituationen wie sie beispielsweise zwischen Werktagen und Feiertagen oder zwischen Berufsverkehrs-Zeiten und Nicht-Berufsverkehrs-Zeiten vorliegen, miteinander verglichen werden.It can be provided that before the one or more similar speed profiles are grouped from the set of speed profiles into clusters, the speed profiles to be taken into account for the grouping step are selected. The selection can be made according to a temporal filtering. This serves to ensure that only mutually comparable speed profiles are taken into account for grouping in a common cluster, e.g. depending on time information assigned to the speed profiles. In this way, it can be ruled out that different traffic situations, such as those between working days and public holidays or between rush-hour traffic and non-rush-hour traffic times, are compared with one another.
Es kann vorgesehen sein, dass das Zuordnen von Wahrscheinlichkeiten zu jedem der Cluster-Geschwindigkeitsprofile durchgeführt wird abhängig
- - von der Anzahl der in dem Cluster gruppierten ähnlichen Geschwindigkeitsprofile,
- - und/oder
- - von den Abständen der in dem Cluster gruppierten ähnlichen Geschwindigkeitsprofile von dem Cluster-Geschwindigkeitsprofil, und/oder
- - von einem Alter der in dem Cluster gruppierten ähnlichen Geschwindigkeitsprofile.
- - the number of similar speed profiles grouped in the cluster,
- - and or
- - on the distances of the similar speed profiles grouped in the cluster from the cluster speed profile, and/or
- - from an age of similar speed profiles grouped in the cluster.
Der vorgegebene Optimierungsparameter für das Bestimmen des optimierten Geschwindigkeitsprofils kann die Fahrtdauer, der Kraftstoffverbrauch, insbesondere die Stärke und Dauer von Beschleunigungsvorgängen, oder der Fahrkomfort, insbesondere die Stärke und Häufigkeit von Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgängen, sein.The predefined optimization parameter for determining the optimized speed profile can be the travel time, the fuel consumption, in particular the strength and duration of acceleration processes, or the driving comfort, in particular the strength and frequency of acceleration and deceleration processes.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Länge des vorausliegenden Streckenabschnitts zwischen 100 m und 5.000 m liegt.Furthermore, it can be provided that the length of the route section ahead is between 100 m and 5,000 m.
Das Signalisieren der Fahrempfehlung kann abhängig von dem optimierten Geschwindigkeitsprofil und abhängig von der momentanen Position des Kraftfahrzeugs mittels eines Lichtsignals und/oder Schallsignals durchgeführt werden.The driving recommendation can be signaled as a function of the optimized speed profile and as a function of the current position of the motor vehicle by means of a light signal and/or sound signal.
Alternativ oder zusätzlich kann das Signalisieren der Fahrempfehlung abhängig von dem optimierten Geschwindigkeitsprofil mithilfe einer Bildschirmanzeige durchgeführt werden, um das optimierte Geschwindigkeitsprofil und die momentane Geschwindigkeit anzuzeigen.Alternatively or additionally, the driving recommendation can be signaled depending on the optimized speed profile using a screen display in order to display the optimized speed profile and the current speed.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein System zum Bereitstellen einer Fahrempfehlung an einen Fahrer eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Das System umfasst eine Rechnereinheit, die ausgebildet ist,
- - um eines oder mehrere Geschwindigkeitsprofile eines dem Kraftfahrzeug voraus liegenden Streckenabschnitts abzurufen, wobei das Geschwindigkeitsprofil einen Verlauf der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs entlang des Streckenabschnitts angibt;
- - um ein wahrscheinlichstes Geschwindigkeitsprofil für den Streckenabschnitt zu ermitteln;
- - um ein gemäß einem vorgegebenen Optimierungsparameter optimiertes Geschwindigkeitsprofil abhängig von dem wahrscheinlichsten Geschwindigkeitsprofil zu ermitteln; und
- - um eine Fahrempfehlung abhängig von dem optimierten Geschwindigkeitsprofil und abhängig von der momentanen Position des Kraftfahrzeugs zu signalisieren.
- - to call up one or more speed profiles of a route section lying ahead of the motor vehicle, the speed profile indicating a progression of the speed of the motor vehicle along the route section;
- - to determine a most probable speed profile for the route segment;
- - to determine a speed profile optimized according to a predetermined optimization parameter as a function of the most probable speed profile; and
- - to signal a driving recommendation depending on the optimized speed profile and depending on the current position of the motor vehicle.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Computerprogrammprodukt vorgesehen, das einen Programmcode enthält, der ausgebildet ist, um, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, das obige Verfahren durchzuführen.According to a further aspect, a computer program product is provided which contains a program code which is designed to carry out the above method when it is executed on a data processing unit.
Figurenlistecharacter list
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Systems zum Bereitstellen eines verbrauchsoptimierten Geschwindigkeitsprofils in einem Kraftfahrzeug; -
2 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung des Verfahrens zum Bereitstellen eines verbrauchsoptimierten Geschwindigkeitsprofils; -
3 ein Beispiel für ein Geschwindigkeitsprofil für einen beispielhaften Streckenabschnitt; -
4a und4b Darstellungen von Geschwindigkeitsprofilen fürden Streckenabschnitt der 3 mit verschiedenen Wahrscheinlichkeiten und der Änderung der Wahrscheinlichkeit bei Empfangen einer Information über ein Geschwindigkeitsprofil der abgefahrenen Strecke eines voraus fahrenden Fahrzeugs; und -
5 eine Darstellung eines wahrscheinlichsten Geschwindigkeitsprofils und eines optimierten Geschwindigkeitsprofils für einen beispielhaften Streckenabschnitt.
-
1 a schematic representation of a system for providing a consumption-optimized speed profile in a motor vehicle; -
2 a flowchart to illustrate the method for providing a consumption-optimized speed profile; -
3 an example of a speed profile for an exemplary route section; -
4a and4b Representations of speed profiles for the section of the3 with different probabilities and changing the true probability when receiving information about a speed profile of the covered distance of a preceding vehicle; and -
5 a representation of a most probable speed profile and an optimized speed profile for an exemplary route section.
Beschreibung von AusführungsformenDescription of Embodiments
Gemäß einem nachfolgend beschriebenen Verfahren wird aus dem so aufgezeichneten Geschwindigkeitsprofil bzw. aus den so aufgezeichneten mehreren Geschwindigkeitsprofilen ein wahrscheinliches Geschwindigkeitsprofil für das Fahrzeug ermittelt. Das wahrscheinliche Geschwindigkeitsprofil gibt den oder einen der wahrscheinlichsten Verläufe der Geschwindigkeiten des Fahrzeugs über den Streckenabschnitt A an, der aufgrund der Umgebungsbedingungen, der Verkehrsdichte oder dergleichen mit der höchsten Wahrscheinlichkeit beim Durchfahren des Streckenabschnitts A auftritt. Aus dem wahrscheinlichsten Geschwindigkeitsprofil kann dann ein optimiertes Geschwindigkeitsprofil ermittelt werden, aus dem mithilfe eines geeigneten Signalisierungssystems 5 eine Empfehlung zum Fahren des Fahrzeugs 2 bestimmt werden kann.According to a method described below, a probable speed profile for the vehicle is determined from the speed profile recorded in this way or from the plurality of speed profiles recorded in this way. The probable speed profile indicates the or one of the most probable courses of the speeds of the vehicle over the route section A, which occurs with the highest probability when driving through the route section A due to the environmental conditions, the traffic density or the like. An optimized speed profile can then be determined from the most probable speed profile, from which a recommendation for driving the
Die Rechnereinheit 3 kann weiterhin mit einer Kommunikationseinheit 6 verbunden sein, um die aufgezeichneten Geschwindigkeitsprofile an ein Zentralsystem 10 zu übertragen bzw. Geschwindigkeitsprofile und weitere Informationen von dem Zentralsystem 10 zu empfangen. Wenn Geschwindigkeitsprofile von mehreren Fahrzeugen an das Zentralsystem 10 gesendet werden, so können dort die Informationen zentral verarbeitet und aggregiert werden, um so eine größere Datenmenge zur Ermittlung des wahrscheinlichsten Geschwindigkeitsprofils zur Verfügung zu haben.The
Weiterhin kann vorgesehen sein, Informationen und insbesondere Daten über Geschwindigkeitsprofile zwischen verschiedenen Fahrzeugen direkt mithilfe einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation auszutauschen. So kann beispielsweise von einem dem Fahrzeug 2 auf dem Streckenabschnitt A momentan voraus fahrenden Fahrzeug 15 das soeben erstellte Geschwindigkeitsprofil als aktuelles Geschwindigkeitsprofil des Streckenabschnitts A in dem Fahrzeug 2 empfangen werden, um so hochaktuelle Informationen über den zu befahrenden Streckenabschnitt A zu erhalten. Weiterhin können selbstverständlich auch aufgezeichnete ältere Geschwindigkeitsprofile des Streckenabschnitts A zwischen den Fahrzeugen ausgetauscht werden. Das aktuelle Geschwindigkeitsprofil stellt eine zuverlässige Information über ein wahrscheinliches Geschwindigkeitsprofil dar, da das auf dem Streckenabschnitt A hinterher fahrende Fahrzeug - je nach Abstand der Fahrzeuge 2, 15 voneinander - die gleiche Verkehrssituation oder eine nur leicht veränderte Verkehrssituation erlebt. Das aktuelle Geschwindigkeitsprofil kann dazu verwendet werden, die in dem Fahrzeug 2 und in dem Zentralsystem 10 vorliegenden älteren Geschwindigkeitsprofile aufzuwerten und das bis dahin ermittelte wahrscheinlichste Geschwindigkeitsprofil in dem Fahrzeug 2 in geeigneter Weise zu aktualisieren.Provision can furthermore be made for information and in particular data on speed profiles to be exchanged between different vehicles directly using vehicle-to-vehicle communication. For example, a vehicle 15 driving ahead of
In
Aus den Geschwindigkeitsprofilen und - wenn vorhanden - dem Zeitstempel werden dann in Schritt S2 die Geschwindigkeitsprofile sortiert, die die gleiche Fahrtrichtung umfassen. Weiterhin kann die Filterung des Schritts S2 auch gemäß einer Zeitinformation erfolgen. Dadurch können z.B. nur diejenigen der bereitgestellten Geschwindigkeitsprofile berücksichtigt werden, die zu einer ähnlichen Tageszeit, d. h. die in einem von der aktuellen Uhrzeit abhängigen Tageszeitfenster, aufgezeichnet worden sind, z.B. zur Unterscheidung zwischen Berufsverkehrs-Zeiten und Nicht-Berufsverkehrs-Zeiten. Alternativ oder zusätzlich können z.B. nur diejenigen Geschwindigkeitsprofile berücksichtigt werden, die entweder an einem Werktag oder an einem Feiertag aufgezeichnet sind. Dies dient dazu, dass nur miteinander vergleichbare Geschwindigkeitsprofile z.B. abhängig von dem den Geschwindigkeitsprofilen zugeordneten Zeitstempel bzw. der Zeitinformation für die Gruppierung in einem gemeinsamen Cluster berücksichtigt werden. Auf diese Weise kann ausgeschlossen werden, dass verschiedene Verkehrssituationen miteinander verglichen werdenIn step S2, the speed profiles that include the same direction of travel are then sorted from the speed profiles and—if present—the time stamp. Furthermore, the filtering of step S2 can also take place according to time information. This means, for example, that only those of the provided speed profiles can be taken into account that occurred at a similar time of day, i. H. that have been recorded in a time-of-day window that depends on the current time, e.g. to differentiate between rush-hour traffic times and non-rush-hour traffic times. Alternatively or additionally, for example, only those speed profiles that are recorded either on a workday or on a holiday can be taken into account. This serves to ensure that only speed profiles that are comparable with one another are taken into account, e.g. depending on the time stamp assigned to the speed profiles or the time information for the grouping in a common cluster. In this way, it can be ruled out that different traffic situations are compared with one another
Weitere Filterungen der Geschwindigkeitsprofile sind möglich, um die relevantesten Geschwindigkeitsprofile zu erhalten. Im Ergebnis erhält man nach Schritt S2 eine Menge an Geschwindigkeitsprofilen für den Streckenabschnitt A, die der Ermittlung des wahrscheinlichsten Geschwindigkeitsprofils zugrunde gelegt werden.Further filtering of the speed profiles is possible to get the most relevant speed profiles. As a result, after step S2, a set of speed profiles is obtained for route section A, on which the determination of the most probable speed profile is based.
In
In einem Schritt S3 wird ein Algorithmus zur Mustererkennung auf die Geschwindigkeitsprofile angewendet, um die Häufungen von Mustern aus den Geschwindigkeitsprofilen zu erkennen. Der Algorithmus zur Mustererkennung hat die Aufgabe, die Geschwindigkeitsprofile paarweise zu vergleichen und in Clustern zusammenzufassen. Den einzelnen Clustern kann dann jeweils ein repräsentierendes Geschwindigkeitsprofil als Kombination der dem betreffenden Cluster zugeordneten Geschwindigkeitsprofile zugeordnet sein. Beispielsweise kann zu diesem Zweck ein Dynamic-Time-Warping (DTW)-Algorithmus verwendet werden, welcher im Gegensatz zum ebenfalls verwendbaren einfachen euklidischen Distanzalgorithmus eine Verschiebung und unterschiedliche Ausprägung des Musters mit berücksichtigen kann. Dafür können auch andere Algorithmen verwendet werden. Im Prinzip sind Clusterverfahren zur Gruppierung der einzelnen Geschwindigkeitsprofile aus dem Stand der Technik bekannt und werden hierin nicht näher beschrieben. Im Ergebnis liegen nach Schritt S3 bevorzugte Cluster vor, die jeweils eine Gruppe von Geschwindigkeitsprofilen in einem Cluster-Geschwindigkeitsprofil (z. B. als Mittelwerte der einzelnen Datenpaare der Geschwindigkeitsprofile) zusammenfassen und denen Wahrscheinlichkeiten zugeordnet sind. Die Wahrscheinlichkeiten der einzelnen Cluster ergeben sich im Prinzip aus dem Verhältnis der Menge der in dem betreffenden Cluster zusammengefassten Geschwindigkeitsprofile. Bei der Ermittlung der einzelnen Wahrscheinlichkeiten können die einzelnen in einem Cluster zusammengefassten Geschwindigkeitsprofile zusätzlich nach ihrem Alter gewichtet werden, wobei ältere Geschwindigkeitsprofile geringer gewichtet werden als jüngere Geschwindigkeitsprofile, und/oder nach ihrem Abstand von dem Cluster-Geschwindigkeitsprofil.In a step S3, a pattern recognition algorithm is applied to the speed profiles in order to recognize the accumulations of patterns from the speed profiles. The algorithm for pattern recognition has the task of comparing the speed profiles in pairs and grouping them into clusters. A representative speed profile can then be assigned to the individual clusters as a combination of the speed profiles assigned to the relevant cluster. For example, a dynamic time warping (DTW) algorithm can be used for this purpose, which, in contrast to the simple Euclidean distance algorithm that can also be used, can also take into account a shift and different characteristics of the pattern. Other algorithms can also be used for this. In principle, cluster methods for grouping the individual speed profiles are known from the prior art and are not described in more detail here. As a result, after step S3, there are preferred clusters which each combine a group of speed profiles in a cluster speed profile (eg as mean values of the individual data pairs of the speed profiles) and to which probabilities are assigned. In principle, the probabilities of the individual clusters result from the ratio of the number of speed profiles combined in the relevant cluster. When determining the individual probabilities, the individual speed profiles combined in a cluster can also be weighted according to their age, with older speed profiles being weighted less than younger speed profiles, and/or according to their distance from the cluster speed profile.
In
In Schritt S4 wird überprüft, ob eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation mit einem voraus fahrenden Fahrzeug vorliegt. Dies kann erkannt werden, indem abgefragt wird, ob ein voraus fahrendes Fahrzeug kürzlich denselben Streckenabschnitt A durchfahren hat. Ist dies der Fall (Alternative: Ja), so wird das in dem voraus fahrenden Fahrzeug soeben aufgezeichnete aktuelle Geschwindigkeitsprofil in dem Fahrzeug 2 empfangen (Schritt S5) und verwendet, um die den Cluster-Geschwindigkeitsprofilen zugeordneten Wahrscheinlichkeiten anzupassen. Alternativ können die hochaktuellen Informationen des aktuellen Geschwindigkeitsprofils auch von dem Zentralsystem 10 oder von sonstigen Einrichtungen erhalten werden. Wird in Schritt S5 kein voraus fahrendes Fahrzeug ermittelt (Alternative: Nein), so wird zu Schritt S6 gesprungen.In step S4, it is checked whether there is vehicle-to-vehicle communication with a vehicle traveling in front. This can be recognized by querying whether a vehicle driving ahead has recently traveled through the same section of road A. If this is the case (alternative: yes), then the current speed profile just recorded in the vehicle driving ahead is received in vehicle 2 (step S5) and used to adapt the probabilities assigned to the cluster speed profiles. Alternatively, the highly up-to-date information on the current speed profile can also be obtained from the
In
Nachdem die Wahrscheinlichkeiten aller Cluster-Geschwindigkeitsprofile auf diese Weise berücksichtigt worden sind, wird in Schritt S6 das wahrscheinlichste Cluster-Geschwindigkeitsprofil für den voraus liegenden Streckenabschnitt A verwendet, um ein gemäß einem Optimierungsparameter optimiertes Geschwindigkeitsprofil zu berechnen. Die Optimierungsparameter können beispielsweise den Kraftstoffverbrauch, den Fahrkomfort (z. B. gekennzeichnet durch eine möglichst geringe Anzahl von Beschleunigungen oder Verzögerungen) oder ähnliche Parameter einschließen. Im Falle des Kraftstoffverbrauchs als Optimierungsparameter kann der Berechnungsschritt des Schritts S6 vorsehen, dass möglichst auf unnötige Beschleunigungs- oder Bremsvorgänge verzichtet wird, so dass der Kraftstoffverbrauch reduziert werden kann.After the probabilities of all cluster speed profiles have been taken into account in this way, the most probable cluster speed profile for the route section A lying ahead is used in step S6 in order to calculate a speed profile optimized according to an optimization parameter. The optimization parameters can include, for example, fuel consumption, driving comfort (e.g. characterized by the smallest possible number of accelerations or decelerations), or similar parameters. In the case of fuel consumption as an optimization parameter, the calculation step of step S6 can provide for unnecessary acceleration or braking processes to be dispensed with, so that fuel consumption can be reduced.
In
Das so erhaltene optimierte Geschwindigkeitsprofil wird in Schritt S7 in eine Information für den Fahrer umgesetzt, indem ein Vorschlag für ein Fahrverhalten unterbreitet wird. Beispielsweise kann dem Fahrer abhängig von der durch das optimierte Geschwindigkeitsprofil momentan für die aktuelle Fahrzeugposition angegebenen Geschwindigkeit angezeigt werden, ob die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit oberhalb oder unterhalb dieser Geschwindigkeit liegt. Dies kann beispielsweise akustisch, durch geeignete Lichtsignale, insbesondere mit Farbkodierung, oder auf sonstige Weise erfolgen. Alternativ kann dem Fahrer auch eine graphische Darstellung des Geschwindigkeitsprofils eines voraus liegenden Wegabschnitts, der den gesamten Streckenabschnitt oder einen Teil davon umfassen kann, auf einer Bildschirmanzeige dargestellt werden, wobei die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit in Bezug auf die graphische Darstellung des Geschwindigkeitsprofils angegeben wird, so dass der Fahrer sein Fahrverhalten so anpassen kann, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit dem optimierten Geschwindigkeitsprofil entspricht.The optimized speed profile obtained in this way is converted into information for the driver in step S7 in that a suggestion for driving behavior is submitted. For example, depending on the speed currently specified by the optimized speed profile for the current vehicle position, the driver can be shown whether the current vehicle speed is above or below this speed. This can be done, for example, acoustically, by suitable light signals, in particular with color coding, or in some other way. Alternatively, the driver can also be presented with a graphical representation of the speed profile of a section of road ahead, which can include all or part of the route section, on a screen display, with the current vehicle speed being indicated in relation to the graphical representation of the speed profile, so that the Driver can adapt his driving behavior so that the vehicle speed corresponds to the optimized speed profile.
Alternativ oder zusätzlich kann in Schritt S7 die Fahrempfehlung als Information an ein autonomes Fahrsystem bereitgestellt werden, dass abhängig von dem zuvor ermittelten optimierten Geschwindigkeitsprofil die Geschwindigkeit des Fahrzeugs automatisch einstellt.Alternatively or additionally, in step S7 the driving recommendation can be provided as information to an autonomous driving system, which automatically adjusts the speed of the vehicle depending on the previously determined optimized speed profile.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Fahrerassistenzsystemdriver assistance system
- 22
- . Fahrzeug. vehicle
- 33
- Rechnereinheitcomputing unit
- 44
- Frontendsystemfrontend system
- 55
- Signalisierungssystemsignaling system
- 66
- Kommunikationseinheitcommunication unit
- 1010
- Zentralsystemcentral system
- 1515
- voraus fahrendes Fahrzeugvehicle ahead
- AA
- Streckenabschnitttrack section
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