DE102022002337B3 - Method for determining and providing a maximum permissible speed for vehicles and use of the method - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung und Bereitstellung einer auf einem vorgegebenen Straßen- oder Fahrspurabschnitt zulässigen Höchstgeschwindigkeit (vH) für Fahrzeuge. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass- Flottendaten (F) von Fahrzeugen einer Fahrzeugflotte an eine mit den Fahrzeugen datentechnisch gekoppelte zentrale Rechnereinheit übermittelt und in dieser gesammelt werden, wobei die Flottendaten (F) zumindest eine Fahrgeschwindigkeit (v), eine Uhrzeit (t) und einen Wochentag von Befahrungen einzelner Positionssequenzen in Bezug auf den vorgegebenen Straßen- oder Fahrspurabschnitt umfassen,- die gesammelten Flottendaten (F) diskretisiert werden,- eine mehrdimensionale Befahrungsmatrix (B) für den vorgegebenen Straßen- oder Fahrspurabschnitt aus den für diesen Straßen- oder Fahrspurabschnitt gesammelten und diskretisierten Flottendaten (F) erstellt wird und- die für den vorgegebenen Straßen- oder Fahrspurabschnitt zulässige Höchstgeschwindigkeit (vH) aus der für diesen Straßen- oder Fahrspurabschnitt erstellten Befahrungsmatrix (B) mittels zumindest eines lernbasierten Verfahrens (V) ermittelt wird. Zudem betrifft die Erfindung eine Verwendung des Verfahrens.The invention relates to a method for determining and providing a maximum permissible speed (vH) for vehicles on a given road or lane section. According to the invention, it is provided that fleet data (F) from vehicles in a vehicle fleet is transmitted to a central computer unit that is linked to the vehicles in terms of data technology and is collected in this, the fleet data (F) comprising at least a driving speed (v), a time (t) and a Weekday of visits to individual position sequences in relation to the specified road or lane section include, - the collected fleet data (F) is discretized, - a multi-dimensional travel matrix (B) for the given road or lane section from the data collected for this road or lane section and discretized fleet data (F) is created and - the maximum permissible speed (vH) for the specified road or lane section is determined from the traffic matrix (B) created for this road or lane section using at least one learning-based method (V). The invention also relates to a use of the method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung und Bereitstellung einer auf einem vorgegebenen Straßen- oder Fahrspurabschnitt zulässigen Höchstgeschwindigkeit für Fahrzeuge. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Verwendung des Verfahrens.The invention relates to a method for determining and providing a maximum permissible speed for vehicles on a given road or lane section. The invention further relates to a use of the method.

Aus der WO 2015/026458 A1 sind ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt und eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Navigationsanweisungen für Fahrzeuge bekannt. Dabei ist vorgesehen, dass ein Navigationsgerät derart konfiguriert ist, dass eine dynamische Geschwindigkeitsbegrenzung für ein Fahrzeug basierend auf einer momentanen Position des Fahrzeuges in einem Straßensegment ermittelt wird und die ermittelte dynamische Geschwindigkeitsbegrenzung auf einer Anzeige des Navigationsgerätes angezeigt wird.From the WO 2015/026458 A1 a method, a computer program product and a device for providing navigation instructions for vehicles are known. It is provided that a navigation device is configured in such a way that a dynamic speed limit for a vehicle is determined based on a current position of the vehicle in a road segment and the determined dynamic speed limit is displayed on a display of the navigation device.

Aus der DE 10 2017 209 667 A1 ist ein Verfahren zur Prädiktion einer Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs entlang einer Route bekannt, wobei vorgesehen ist, dass eine Recheneinheit von einer Mehrzahl von Fahrzeugen deren orts- und zeitbezogene Fahrgeschwindigkeiten sammelt und hieraus für verschiedene Orte Kennzahlen ermittelt, die eine Geschwindigkeitsverteilung am jeweiligen Ort charakterisieren, und wobei weiterhin vorgesehen ist, dass die Prädiktion der Fahrgeschwindigkeit entlang der Route anhand der für die Route ermittelten Kennzahlen erfolgt.From the DE 10 2017 209 667 A1 a method for predicting a driving speed of a vehicle along a route is known, wherein it is provided that a computing unit collects the location- and time-related driving speeds of a plurality of vehicles and uses this to determine key figures for different locations that characterize a speed distribution at the respective location, and It is further provided that the prediction of the driving speed along the route is based on the key figures determined for the route.

Aus der DE 10 2019 216 732 A1 ist ein Verfahren zum Plausibilisieren von Kartendaten bekannt, wobei vorgesehen ist, dass ein Fahrzeug mittels eines Fahrzeugsensors Leitinformationen erfasst, wobei die Leitinforationen Verkehrsschilder umfassen, die eine zulässige Höchstgeschwindigkeit anzeigen, oder einen Verlauf von Fahrspurmarkierungen umfassen, und wobei die erfassten Leitinformationen mit korrespondierenden Informationen verglichen werden, die in einer digitalen Karte gespeichert sind.From the DE 10 2019 216 732 A1 a method for checking the plausibility of map data is known, wherein it is provided that a vehicle detects guidance information using a vehicle sensor, the guidance information comprising traffic signs that indicate a maximum permissible speed or a course of lane markings, and wherein the captured guidance information is compared with corresponding information stored in a digital card.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung und Bereitstellung einer auf einem vorgegebenen Straßen- oder Fahrspurabschnitt zulässigen Höchstgeschwindigkeit für Fahrzeuge und eine Verwendung des Verfahrens in einem Fahrzeug anzugeben.The invention is based on the object of specifying a method for determining and providing a maximum permissible speed for vehicles on a given road or lane section and a use of the method in a vehicle.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist, und durch eine Verwendung, welche die in Anspruch 7 angegebenen Merkmale aufweist, gelöst.The object is achieved according to the invention by a method which has the features specified in claim 1 and by a use which has the features specified in claim 7.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.

Ein Verfahren zur Ermittlung und Bereitstellung einer auf einem vorgegebenen Straßen- oder Fahrspurabschnitt zulässigen Höchstgeschwindigkeit für Fahrzeuge sieht erfindungsgemäß vor, dass Flottendaten von Fahrzeugen einer Fahrzeugflotte an eine mit den Fahrzeugen datentechnisch gekoppelte zentrale Rechnereinheit übermittelt und auf dieser gesammelt werden, wobei die Flottendaten zumindest eine Fahrgeschwindigkeit, eine Uhrzeit und einen Wochentag von Befahrungen einzelner Positionssequenzen in Bezug auf den vorgegebenen Straßen- oder Fahrspurabschnitt umfassen. Die gesammelten Flottendaten werden diskretisiert, eine mehrdimensionale Befahrungsmatrix wird für den vorgegebenen Straßen- oder Fahrspurabschnitt aus den für diesen Straßen- oder Fahrspurabschnitt gesammelten und diskretisierten Flottendaten erstellt und die für den vorgegebenen Straßen- oder Fahrspurabschnitt zulässige Höchstgeschwindigkeit wird aus der für diesen Straßen- oder Fahrspurabschnitt erstellten Befahrungsmatrix mittels zumindest eines lernbasierten Verfahrens ermittelt. Weiterhin ist vorgesehen, dass die für vorgegebene Straßen- oder Fahrspurabschnitte mittels der zentralen Rechnereinheit ermittelten zulässigen Höchstgeschwindigkeiten Fahrzeugen der Fahrzeugflotte als Attribute einer von der zentralen Rechnereinheit zur Verfügung gestellten digitalen Karte bereitgestellt werden und zur Validierung von bereits in der digitalen Karte als Attribute hinterlegten zulässigen Höchstgeschwindigkeiten herangezogen werden.According to the invention, a method for determining and providing a maximum permissible speed for vehicles on a predetermined road or lane section provides for fleet data from vehicles in a vehicle fleet to be transmitted to a central computer unit that is technically coupled to the vehicles and collected on it, the fleet data being at least a driving speed , a time and a day of the week of visits to individual position sequences in relation to the specified road or lane section. The collected fleet data is discretized, a multi-dimensional traffic matrix is created for the given road or lane section from the fleet data collected and discretized for this road or lane section and the maximum permissible speed for the given road or lane section is created from that for this road or lane section The travel matrix created is determined using at least one learning-based method. Furthermore, it is provided that the maximum permissible speeds determined for predetermined road or lane sections by means of the central computer unit are provided to vehicles in the vehicle fleet as attributes of a digital map provided by the central computer unit and for the validation of permissible maximum speeds already stored as attributes in the digital map be used.

Die mittels des Verfahrens ermittelten zulässigen Höchstgeschwindigkeiten für einen vorgegebenen Straßen- oder Fahrspurabschnitt können zur Validierung von Verkehrszeichen und anderer infrastrukturabhängiger Pfade abgeleiteter zulässiger Höchstgeschwindigkeiten als redundanter Wert, insbesondere für einen sogenannten „cross check“, genutzt werden.The maximum permissible speeds determined by the method for a given road or lane section can be used to validate traffic signs and other infrastructure-dependent paths derived permissible maximum speeds as a redundant value, in particular for a so-called “cross check”.

Das zumindest eine lernbasierte Verfahren zur Ermittlung der zulässigen Höchstgeschwindigkeit anhand der Befahrungsmatrix berücksichtigt dabei Sonderfälle und Auswirkungen, wie beispielsweise Staus, Berufsverkehr an Wochentagen etc. automatisch, wobei sich durch eine Skalierbarkeit der Flottendaten die Ermittlung der zulässigen Höchstgeschwindigkeit mit Erhöhung von Trainingsbeispielen kontinuierlich verbessern kann.The at least one learning-based method for determining the maximum permissible speed based on the traffic matrix automatically takes special cases and effects into account, such as traffic jams, rush hour traffic on weekdays, etc., whereby the scalability of the fleet data can continuously improve the determination of the maximum permissible speed as the number of training examples increases.

Da ein Fahrverhalten von Fahrzeugen einer Fahrzeugflotte verwendet werden, basiert das Verfahren auch auf einer menschlichen Fahrweise, also einem manuellen Fahrbetrieb der Fahrzeuge. Dadurch wird implizit eine Handhabung von Fällen ermöglicht, in welchen Verkehrszeichen anhand erfasster Signale einer Fahrzeugsensorik falsch oder nicht erkannt werden.Since the driving behavior of vehicles in a vehicle fleet is used, the method is also based on a human driving style, i.e. manual driving of the vehicles. This implicitly enables handling of cases in which traffic signs are based detected signals from a vehicle sensor system are incorrect or not recognized.

In einer Ausführung des Verfahrens sind Matrixelementen der Befahrungsmatrix jeweils ein vorgegebener Geschwindigkeitsbereich, Zeitbereich und Wochentag zugeordnet und umfassen jeweils eine Anzahl von Fahrzeugen, deren diskretisierte Flottendaten dem jeweiligen Geschwindigkeitsbereich, Zeitbereich und Wochentag entsprechen. Eine Prozessierung auf Ebene dieser Matrixelemente, das heißt auf Kachelebene, ermöglicht eine Zerlegung der Befahrungsmatrix in Teilprobleme, wodurch wiederum eine Parallelisierung ermöglicht wird.In one embodiment of the method, matrix elements of the traffic matrix are each assigned a predetermined speed range, time range and day of the week and each include a number of vehicles whose discretized fleet data correspond to the respective speed range, time range and day of the week. Processing at the level of these matrix elements, i.e. at the tile level, enables the travel matrix to be broken down into sub-problems, which in turn enables parallelization.

In einer weiteren Ausführung wird die für den jeweils vorgegebenen Straßen- oder Fahrspurabschnitt mittels der zentralen Rechnereinheit ermittelte zulässige Höchstgeschwindigkeit Fahrzeugen der Fahrzeugflotte zum Abrufen bereitgestellt. Insbesondere wird die jeweils ermittelte zulässige Höchstgeschwindigkeit, beispielsweise bei Befahren des entsprechenden Straßen- oder Fahrspurabschnittes abgerufen. Daraufhin kann die jeweils ermittelte zulässige Höchstgeschwindigkeit in einer fahrzeugseitig hinterlegten digitalen Karte gespeichert werden, so dass eine Geschwindigkeitsregelung auf diesem Straßen- oder Fahrspurabschnitt auf dieser ermittelten zulässigen Höchstgeschwindigkeit basiert.In a further embodiment, the maximum permissible speed determined for the respective specified road or lane section by means of the central computer unit is made available to vehicles in the vehicle fleet for retrieval. In particular, the maximum permissible speed determined is retrieved, for example when driving on the corresponding road or lane section. The maximum permissible speed determined in each case can then be stored in a digital map stored on the vehicle, so that speed control on this road or lane section is based on this determined maximum permissible speed.

Wie bereits erwähnt ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die für den jeweils vorgegebenen Straßen- oder Fahrspurabschnitt mittels der zentralen Rechnereinheit ermittelte zulässige Höchstgeschwindigkeit Fahrzeugen der Fahrzeugflotte als Attribute einer von der zentralen Rechnereinheit zur Verfügung gestellten digitalen Karte bereitgestellt werden. Insbesondere handelt es sich bei der maximal zulässigen Höchstgeschwindigkeit um ein sicherheitsrelevantes Attribut.As already mentioned, the invention provides that the maximum permissible speed determined for the respective specified road or lane section by means of the central computer unit is provided to vehicles in the vehicle fleet as attributes of a digital map provided by the central computer unit. In particular, the maximum permissible speed is a safety-relevant attribute.

Die jeweils ermittelte zulässige Höchstgeschwindigkeit wird also als Merkmal des entsprechenden Straßen- oder Fahrspurabschnittes diesem zugeordnet in der digitalen Karte hinterlegt, so dass diese zulässige Höchstgeschwindigkeit bei Befahren des Straßen- oder Fahrspurabschnittes als geltende Höchstgeschwindigkeit in dem Fahrzeug angezeigt und einer Geschwindigkeitsregelung des Fahrzeuges zugrunde gelegt wird.The permissible maximum speed determined in each case is stored in the digital map as a feature of the corresponding road or lane section, assigned to it, so that this permissible maximum speed is displayed as the applicable maximum speed in the vehicle when driving on the road or lane section and is used as the basis for speed control of the vehicle .

Wie bereits erwähnt werden die bereits in der digitalen Karte als zulässige Höchstgeschwindigkeiten hinterlegten Attribute mittels der als Attribute bereitgestellten zulässigen Höchstgeschwindigkeiten validiert. Somit kann festgestellt werden, ob die bereits als Attribute in der digitalen Karte hinterlegten zulässigen Höchstgeschwindigkeiten denen auf dem Verfahren basierend ermittelten zulässigen Höchstgeschwindigkeiten entsprechen.As already mentioned, the attributes already stored in the digital map as maximum permissible speeds are validated using the maximum permissible speeds provided as attributes. This makes it possible to determine whether the maximum permissible speeds already stored as attributes in the digital map correspond to the maximum permissible speeds determined based on the method.

Eine mögliche Ausführung sieht vor, dass in Bezug auf die Validierung ermittelt wird, ob zwischen einem bereits in der digitalen Karte als zulässige Höchstgeschwindigkeit hinterlegten Attribut und der als Attribut bereitgestellten zulässigen Höchstgeschwindigkeit eine Abweichung vorliegt. Es wird also ermittelt, ob die hinterlegte zulässige Höchstgeschwindigkeit und die ermittelte zulässige Höchstgeschwindigkeit einander entsprechen und wenn nicht, welchen Wert die Abweichung, also eine Differenz, beträgt.One possible embodiment provides that, in relation to the validation, it is determined whether there is a deviation between an attribute already stored in the digital map as a maximum permissible speed and the maximum permissible speed provided as an attribute. It is therefore determined whether the stored maximum permissible speed and the determined permissible maximum speed correspond to one another and, if not, what value the deviation, i.e. a difference, is.

In einer weiteren möglichen Ausführung wird bei Vorliegen einer ein vorgegebenes Toleranzmaß überschreitenden Abweichung zwischen einem hinterlegten Attribut und einem bereitgestellten Attribut das hinterlegte Attribut in der digitalen Karte als potentiell fehlerhaft markiert. Die Markierung dient insbesondere zur Information, dass es erforderlich sein kann, das in der Karte hinterlegte Attribut in Form der zulässigen Höchstgeschwindigkeit hinsichtlich seiner Richtigkeit zu überprüfen. Beispielsweise erfolgt dahingehend eine Sichtprüfung durch eine Person, so dass die überprüfte, gegebenenfalls die anhand des Verfahrens ermittelte maximale Höchstgeschwindigkeit als Attribut in der digitalen Karte hinterlegt wird. Bei Vorliegen einer Abweichung zwischen einem hinterlegten Attribut und einem bereitgestellten Attribut wird also das hinterlegte Attribut in der digitalen Karte als potentiell fehlerhaft markiert und eine Überprüfung, beispielsweise eine Sichtprüfung, sowie gegebenenfalls eine Korrektur des hinterlegten Attributes wird initiiert.In a further possible embodiment, if there is a deviation between a stored attribute and a provided attribute that exceeds a predetermined tolerance level, the stored attribute is marked in the digital map as potentially incorrect. The marking serves in particular to provide information that it may be necessary to check the accuracy of the attribute stored on the map in the form of the maximum permissible speed. For example, a visual inspection is carried out by a person so that the checked maximum speed, if necessary the maximum speed determined using the method, is stored as an attribute in the digital map. If there is a discrepancy between a stored attribute and a provided attribute, the stored attribute is marked in the digital map as potentially incorrect and a check, for example a visual inspection, and if necessary a correction of the stored attribute is initiated.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Verwendung des Verfahrens, wobei das Verfahren insbesondere zur Begrenzung einer Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeuges auf die auf dem Straßen- oder Fahrspurabschnitt zulässige Höchstgeschwindigkeit zur Warnung eines Fahrers des Fahrzeuges vor einer Überschreitung der zulässigen Höchstgeschwindigkeit verwendet wird. Das heißt, dass eine Warnung an den Fahrer des Fahrzeuges ausgegeben wird, wenn die anhand des Verfahrens ermittelte maximale Höchstgeschwindigkeit im Fahrbetrieb des Fahrzeuges überschritten wird.In addition, the invention relates to a use of the method, wherein the method is used in particular to limit a driving speed of a vehicle to the maximum permissible speed on the road or lane section in order to warn a driver of the vehicle against exceeding the maximum permissible speed. This means that a warning is issued to the driver of the vehicle if the maximum speed determined using the method is exceeded while the vehicle is driving.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:

  • 1 schematisch eine Befahrungsmatrix und
  • 2 schematisch einen Ablauf eines Verfahrens zur Ermittlung einer zulässigen Höchstgeschwindigkeit für Fahrzeuge auf einem vorgegebenen Straßen- oder Fahrspurabschnitt.
Show:
  • 1 schematically a traffic matrix and
  • 2 schematically a sequence of a procedure for determining a permissible maximum speed for vehicles on a given section of road or lane.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference numbers in all figures.

1 zeigt eine mehrdimensionale Befahrungsmatrix B für einen vorgegebenen Straßen- oder Fahrspurabschnitt aus für diesen Straßen- oder Fahrspurabschnitt gesammelten und diskretisierten Flottendaten F. Insbesondere handelt es sich bei der Befahrungsmatrix B um eine zweidimensionale Häufigkeitsverteilung mit einer in 3-Stunden-Klassen unterteilten Uhrzeit t und einer in 20 km/h-Klassen aufgeteilten Fahrgeschwindigkeit v. Dabei bezieht sich die in 1 gezeigte Befahrungsmatrix B auf eine Geoposition und einen einzigen Wochentag. 1 shows a multi-dimensional traffic matrix B for a given road or lane section from fleet data F collected and discretized for this road or lane section. In particular, the traffic matrix B is a two-dimensional frequency distribution with a time t and a divided into 3-hour classes Driving speed divided into 20 km/h classes. This refers to the in 1 The travel matrix B shown is based on a geoposition and a single day of the week.

In 2 ist ein Ablauf eines Verfahrens zur Ermittlung und Bereitstellung einer auf einem vorgegebenen Straßen- oder Fahrspurabschnitt zulässigen Höchstgeschwindigkeit vH dargestellt.In 2 a sequence of a method for determining and providing a maximum permissible speed v H on a given road or lane section is shown.

Die Flottendaten F werden von einer Fahrzeugflotte zugehörigen Fahrzeugen an eine mit diesen datentechnisch gekoppelte zentrale Rechnereinheit, insbesondere einen sogenannten Backendserver, übermittelt. Beispielsweise sind die Fahrzeuge einem Fahrzeughersteller zugehörig und bilden die Fahrzeugflotte.The fleet data F is transmitted from vehicles belonging to a vehicle fleet to a central computer unit, in particular a so-called backend server, which is linked to this in terms of data technology. For example, the vehicles belong to a vehicle manufacturer and form the vehicle fleet.

Im Allgemeinen ist bekannt, dass ein automatisierter und autonomer Fahrbetrieb eines Fahrzeuges eine hochgenaue digitale Karte, das heißt Straßenkarte, erfordert, wobei ein Inhalt der digitalen Karte korrekt und aktualisiert sein muss. Für Anwendungsfälle des automatisierten Fahrbetriebes auf einem Level 2 oder höher einer Norm SAE J3016 sind solche digitalen Karten mit einer Modellierung einer Topologie mit zugehöriger Information über eine Geschwindigkeitsbegrenzung, das heißt jeweils maximal zulässige Höchstgeschwindigkeiten vH, zwingend erforderlich.In general, it is known that automated and autonomous driving of a vehicle requires a highly accurate digital map, that is, a road map, and a content of the digital map must be correct and updated. For applications of automated driving at level 2 or higher of a SAE J3016 standard, such digital maps with modeling of a topology with associated information about a speed limit, i.e. maximum permissible top speeds v H , are absolutely necessary.

Üblicherweise wird die jeweils gültige Geschwindigkeitsbegrenzung, also die jeweilige zulässige Höchstgeschwindigkeit vH, anhand von Verkehrszeichen, insbesondere Verkehrsschildern, abgeleitet. Eine solche Ableitung der zulässigen Höchstgeschwindigkeit vH anhand von Verkehrsschildern kann fehlerbehaftet sein. Problematisch sind beispielsweise nicht erkannte Verkehrsschilder, durchgestrichene Verkehrszeichen, welche dennoch von Fahrzeugsensoren als geltende Verkehrszeichen erkannt werden, eine fehlerhafte Zuordnung erfasster Verkehrszeichen zu einem Straßen- oder Fahrspurabschnitt und weitere Konstellationen, die zu einem falschen Ergebnis führen können. In Bezug auf die Zuordnung ist beispielsweise oftmals unklar, ob das erfasste Verkehrszeichen, insbesondere die zulässige Höchstgeschwindigkeit vH nur für eine Abfahrt, beispielsweise von einer Autobahn, oder für alle Fahrspuren gilt.The applicable speed limit, i.e. the respective maximum permissible speed v H , is usually derived from traffic signs, in particular traffic signs. Such a derivation of the maximum permissible speed v H based on traffic signs can be subject to errors. Problems include, for example, unrecognized traffic signs, crossed-out traffic signs that are nevertheless recognized by vehicle sensors as valid traffic signs, incorrect assignment of detected traffic signs to a road or lane section, and other constellations that can lead to an incorrect result. With regard to the assignment, for example, it is often unclear whether the detected traffic sign, in particular the maximum permissible speed v H , only applies to one exit, for example from a motorway, or to all lanes.

Die Fahrzeuge der Fahrzeugflotte sind datentechnisch mit einer nicht näher dargestellten Rechnereinheit, insbesondere einem Backendserver, gekoppelt. Dabei senden die Fahrzeuge in regelmäßigen Abständen und anonymisiert ihre Positionsdaten an die zentrale Rechnereinheit. Dadurch ist es möglich, dem jeweiligen Fahrzeug für seinen momentanen Streckenabschnitt, insbesondere Straßen- oder Fahrspurabschnitt, relevante Informationen zu senden. Alternativ oder zusätzlich sendet das jeweilige Fahrzeug eine Anfrage an die zentrale Rechnereinheit, diese sendet daraufhin die angefragten Informationen an das entsprechende Fahrzeug. Somit liegen dem anfragenden Fahrzeug relevante Informationen, beispielsweise aktuelle Verkehrsinformationen, für den jeweiligen Straßen- oder Fahrspurabschnitt vor.The vehicles in the vehicle fleet are linked in terms of data technology to a computer unit (not shown), in particular a backend server. The vehicles send their position data anonymously to the central computer unit at regular intervals. This makes it possible to send information relevant to the respective vehicle for its current route section, in particular a road or lane section. Alternatively or additionally, the respective vehicle sends a request to the central computer unit, which then sends the requested information to the corresponding vehicle. This means that the requesting vehicle has relevant information, for example current traffic information, for the respective road or lane section.

Um weitestgehend sicherzustellen, dass einem Fahrzeug der Fahrzeugflotte im automatisierten oder autonomen Fahrbetrieb eine für einen momentan befahrenen Straßen- oder Fahrspurabschnitt geltende zulässige Höchstgeschwindigkeit vH vorliegt, ist im Folgenden ein Verfahren zur Ermittlung und Bereitstellung einer auf einem vorgegebenen Straßen- oder Fahrspurabschnitt zulässigen Höchstgeschwindigkeit vH beschrieben, wobei das Verfahren mehrstufig ausgebildet ist.In order to ensure as far as possible that a vehicle in the vehicle fleet in automated or autonomous driving mode has a permissible maximum speed v H that applies to a currently traveled road or lane section, the following is a method for determining and providing a maximum permissible speed v H on a given road or lane section H described, the method being designed in multiple stages.

Das Verfahren sieht vor, dass in einem ersten Verfahrensschritt S1 die Fahrzeuge der Fahrzeugflotte zusätzlich zu den Positionsdaten Flottendaten F, sogenannte „Traces“ an die zentrale Rechnereinheit senden. Dabei umfassen die Flottendaten F zumindest eine Fahrgeschwindigkeit v, eine Uhrzeit t und einen Wochentag von Befahrungen einzelner Positionssequenzen in Bezug auf den vorgegebenen Straßen- oder Fahrspurabschnitt. Das heißt, dass ein Fahrzeug der Fahrzeugflotte, welches auf einem bestimmten Straßen- oder Fahrspurabschnitt fährt, an einer vorgegebenen Geoposition seine Flottendaten F an die zentrale Rechnereinheit übermittelt.The method provides that, in a first method step S1, the vehicles in the vehicle fleet send fleet data F, so-called “traces,” to the central computer unit in addition to the position data. The fleet data F includes at least a driving speed v, a time t and a day of the week of visits to individual position sequences in relation to the specified road or lane section. This means that a vehicle in the vehicle fleet that drives on a specific road or lane section transmits its fleet data F to the central computer unit at a predetermined geoposition.

Die Flottendaten F geben also Auskunft über die tatsächlich gefahrene Fahrgeschwindigkeit v der Fahrzeuge der Fahrzeugflotte an einer bestimmten Geoposition auf einem Straßen- oder Fahrspurabschnitt. Die Flottendaten F werden also Straßen- oder Fahrabschnitten einer digitalen Karte zugeordnet erfasst.The fleet data F therefore provides information about the actual driving speed v of the vehicles in the vehicle fleet at a specific geoposition on a road or lane section. The fleet data F is therefore recorded as assigned to road or journey sections of a digital map.

Die für eine Positionssequenz, in welcher sich die Geoposition befindet, erfassten und an die zentrale Rechnereinheit übermittelten Flottendaten F werden in der zentralen Rechnereinheit gesammelt. Die Positionssequenzen weisen eine vorgegebene Dauer und/oder Länge auf, wobei die Dauer und/oder Länge vergleichsweise kurz gewählt sind beziehungsweise ist, um die gesammelten Flottendaten F zu anonymisieren. Zudem werden dadurch Rückschlüsse in Bezug auf ein Bewegungsprofil der Fahrzeuge erschwert.The fleet data F recorded for a position sequence in which the geoposition is located and transmitted to the central computer unit are collected in the central computer unit melts. The position sequences have a predetermined duration and/or length, the duration and/or length being chosen to be comparatively short in order to anonymize the collected fleet data F. This also makes it difficult to draw conclusions regarding the movement profile of the vehicles.

Die an die zentrale Rechnereinheit übermittelten Flottendaten F werden in der zentralen Rechnereinheit diskretisiert.The fleet data F transmitted to the central computer unit is discretized in the central computer unit.

Anhand der gesammelten und diskretisierten Flottendaten F wird in einem zweiten Verfahrensschritt S2 eine mehrdimensionale, insbesondere eine zweidimensionale, Befahrungsmatrix B für den Straßen- oder Fahrspurabschnitt, insbesondere für eine Geoposition, erstellt.Based on the collected and discretized fleet data F, a multi-dimensional, in particular a two-dimensional, traffic matrix B for the road or lane section, in particular for a geoposition, is created in a second method step S2.

Die Befahrungsmatrix B umfasst entsprechend einer Klasseneinteilung eine Mehrzahl von Matrixelementen M1 bis Mn, wobei die in 1 gezeigte Befahrungsmatrix B 56 Matrixelemente M1 bis M56 aufweist. Mittels einer Klassifizierung werden die Flottendaten F diskretisiert.The traffic matrix B comprises a plurality of matrix elements M1 to Mn according to a class division, whereby the in 1 Traffic matrix B shown has 56 matrix elements M1 to M56. The fleet data F is discretized using a classification.

In ein jeweiliges in 1 gezeigtes Matrixelement M1 bis M56 ist eine jeweilige Anzahl von Fahrzeugen der Fahrzeugflotte eingetragen, welches den Straßen- oder Fahrspurabschnitt innerhalb eines bestimmten Tageszeitbereiches von jeweils 3 Stunden mit einer gefahrenen Fahrgeschwindigkeit v innerhalb eines vorgegebenen Geschwindigkeitsbereiches von jeweils 20 km/h befahren hat.Into a respective in 1 In the matrix element M1 to M56 shown, a respective number of vehicles in the vehicle fleet is entered which has traveled on the road or lane section within a certain time of day of 3 hours at a driving speed v within a predetermined speed range of 20 km/h.

Beispielsweise hat zwischen 0 Uhr und 3 Uhr als Tageszeitbereich ein Fahrzeug der Fahrzeugflotte den Straßen- oder Fahrspurabschnitt mit einer Fahrgeschwindigkeit v von mehr als 160 km/h passiert. Demgegenüber ist kein einziges Fahrzeug der Fahrzeugflotte innerhalb dieses Tageszeitbereiches mit einer Fahrgeschwindigkeit v von weniger als 60 km/h auf dem Straßen- oder Fahrspurabschnitt gefahren.For example, between 12 a.m. and 3 a.m. as the time of day, a vehicle in the vehicle fleet passed the road or lane section at a speed v of more than 160 km/h. In contrast, not a single vehicle in the vehicle fleet drove on the road or lane section within this time of day at a speed v of less than 60 km/h.

In dem jeweiligen Matrixelement M1 bis M56 ist also die Anzahl von Fahrzeugen eingetragen, deren diskretisierte Flottendaten F dem jeweiligen Fahrgeschwindigkeitsbereich und Tageszeitbereich in Bezug auf die Befahrung des vorgegebenen Straßen- oder Fahrspurabschnittes entsprechen. Die Matrixelemente M1 bis M56 können in Abhängigkeit der eingetragenen Anzahl hervorgehoben dargestellt werden. Beispielsweise werden die Matrixelemente M1 bis M56 grün dargestellt, bei denen die Anzahl der Fahrzeuge 10 unterschreitet, die Matrixelemente M1 bis M56, bei denen die Anzahl der Fahrzeuge größer als 10 und kleiner als 20 ist, können orange dargestellt werden und die Matrixelemente M1 bis M56, bei denen die Anzahl der Fahrzeuge höher als 20 ist, können rot dargestellt werdenThe number of vehicles whose discretized fleet data F correspond to the respective driving speed range and time of day range with respect to the travel on the predetermined road or lane section is entered in the respective matrix element M1 to M56. The matrix elements M1 to M56 can be highlighted depending on the number entered. For example, the matrix elements M1 to M56, in which the number of vehicles is less than 10, are shown in green, the matrix elements M1 to M56, in which the number of vehicles is greater than 10 and less than 20, can be shown in orange and the matrix elements M1 to M56 , where the number of vehicles is higher than 20, can be displayed in red

Die Befahrungsmatrix B des bestimmten Wochentages beinhaltet die Fahrgeschwindigkeit v und die Uhrzeit t, da eine Verteilung der Fahrgeschwindigkeit v üblicherweise bedingt ist durch die Uhrzeit t und den Wochentag. Nachts wird meistens schneller gefahren und morgens langsamer und an bestimmten Wochentagen ist ein höheres Verkehrsaufkommen aufgrund von Berufsverkehr zu verzeichnen als am Wochenende. Anhand derartiger Merkmale können mittels eines im dritten Verfahrensschritt S3 angewendeten lernbasierten Verfahrens V Muster aufgefunden werden, welche Informationen in Bezug auf die zulässige Höchstgeschwindigkeit vH auf dem Straßen- oder Fahrspurabschnitt beinhalten.The travel matrix B of the specific day of the week contains the driving speed v and the time t, since a distribution of the driving speed v is usually determined by the time t and the day of the week. People tend to drive faster at night and slower in the morning, and on certain weekdays there is a higher volume of traffic due to rush hour traffic than on weekends. Using such features, a learning-based method V applied in the third method step S3 can be used to find patterns which contain information relating to the maximum permissible speed v H on the road or lane section.

In einem dritten Verfahrensschritt S3 wird basierend auf der erstellten Befahrungsmatrix B mittels des lernbasierten Verfahrens V eine auf dem vorgegebenen Straßen- oder Fahrbahnabschnitt zulässige Höchstgeschwindigkeit vH ermittelt. Als lernbasiertes Verfahren V wird beispielsweise ein mehrlagiges Perzeptron, ein sogenanntes MultiLayer-Perceptron, angewendet. Hierzu bildet die Befahrungsmatrix B eine Eingangsinformation, welche in eine eindimensionale Liste umgeformt wird und als Ausgangsinformation in einem vierten Verfahrensschritt S4 die für den Straßen- oder Fahrspurabschnitt zulässige Höchstgeschwindigkeit vH prädiziert.In a third method step S3, a maximum permissible speed v H is determined on the specified road or roadway section based on the created traffic matrix B using the learning-based method V. For example, a multi-layer perceptron, a so-called multi-layer perceptron, is used as the learning-based method V. For this purpose, the traffic matrix B forms input information, which is converted into a one-dimensional list and, as output information, predicts the maximum permissible speed v H for the road or lane section in a fourth method step S4.

Das lernbasierte Verfahren V kann mittels sogenannter Ground-Truth-Karten trainiert werden, deren straßen- oder fahrspurgenaue Geschwindigkeitsbegrenzungen, das heißt zulässigen Höchstgeschwindigkeiten vH, für bestimmte Regionen von einem Menschen attributiert wurden.The learning-based method V can be trained using so-called ground truth maps, whose road or lane-specific speed limits, i.e. maximum permissible speeds v H , have been attributed by a human for certain regions.

Das oben beschriebene Verfahren ist also lernbasiert, so dass Auswirkungen von Faktoren, wie beispielsweise Stau, Berufsverkehr an Wochentagen etc., auf eine Beziehung zwischen gefahrener und erlaubter Geschwindigkeit, also zulässiger Höchstgeschwindigkeit vH implizit mitgelernt werden.The method described above is learning-based, so that the effects of factors such as traffic jams, rush hour traffic on weekdays, etc., on a relationship between the speed driven and the permitted speed, i.e. the maximum permitted speed v H , are implicitly learned.

Darüber hinaus sieht das Verfahren vor, dass die für verschiedene Straßen- und Fahrspurabschnitte ermittelten zulässigen Höchstgeschwindigkeiten vH den Fahrzeugen der Fahrzeugflotte zum Abrufen bereitgestellt werden. Insbesondere werden die zulässigen Höchstgeschwindigkeiten vH den Fahrzeugen als Attribute einer von der zentralen Rechnereinheit abrufbaren digitalen Karte bereitgestellt.In addition, the procedure stipulates that the maximum permissible speeds v H determined for various road and lane sections are made available to the vehicles in the vehicle fleet for retrieval. In particular, the maximum permissible speeds v H are provided to the vehicles as attributes of a digital map that can be called up by the central computer unit.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die mittels des oben beschriebenen Verfahrens ermittelten zulässigen Höchstgeschwindigkeiten vH zur Validierung von bereits in der digitalen Karte als zulässige Höchstgeschwindigkeiten vH hinterlegten Attribute verwendet werden. Dabei erfolgt die Validierung dahingehend, dass eine Abweichung zwischen hinterlegten zulässigen Höchstgeschwindigkeiten vH und den ermittelten zulässigen Höchstgeschwindigkeit vH ermittelt wird.Furthermore, it can be provided that the determination is made using the method described above The maximum permissible speeds v H can be used to validate attributes already stored in the digital map as maximum permissible speeds v H. The validation takes place in such a way that a deviation between the stored permissible maximum speeds v H and the determined permissible maximum speed v H is determined.

Im Fall, dass eine Abweichung zwischen der ermittelten zulässigen Höchstgeschwindigkeit vH und der für einen gleichen Ort als Attribut in der digitalen Karte hinterlegten zulässigen Höchstgeschwindigkeit vH ein vorgegebenes Toleranzmaß überschreitet, dann wird dieses Attribut, also die hinterlegte zulässige Höchstgeschwindigkeit vH, als potentiell fehlerhaft markiert. Daraufhin wird eine Überprüfung, beispielsweise eine manuelle Überprüfung zum Beispiel in Form einer Sichtprüfung, und gegebenenfalls eine Korrektur des in der digitalen Karte hinterlegten Attributes initiiert.In the event that a deviation between the determined maximum permissible speed v H and the maximum permissible speed v H stored as an attribute in the digital map for the same location exceeds a predetermined tolerance level, then this attribute, i.e. the stored maximum permissible speed v H , is considered potential marked incorrectly. A check is then initiated, for example a manual check, for example in the form of a visual inspection, and if necessary a correction of the attribute stored in the digital map.

Beispielsweise werden für das lernbasierte Verfahren V die in der digitalen Karte als Attribute hinterlegten zulässigen Höchstgeschwindigkeiten vH als Trainingsdaten genutzt.For example, for the learning-based method V, the maximum permissible speeds v H stored as attributes in the digital map are used as training data.

Des Weiteren ist vorgesehen, dass das Verfahren zur Begrenzung einer Fahrgeschwindigkeit v eines Fahrzeuges, insbesondere eines automatisiert fahrenden Fahrzeuges verwendet wird. insbesondere wird die Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeuges auf die auf dem Straßen- oder Fahrspurabschnitt zulässige Höchstgeschwindigkeit vH begrenzt, um einen Fahrer des Fahrzeuges vor einer Überschreitung der zulässigen Höchstgeschwindigkeit vH zu warnen.Furthermore, it is provided that the method is used to limit a driving speed v of a vehicle, in particular an automated vehicle. In particular, the driving speed v of the vehicle is limited to the maximum permissible speed v H on the road or lane section in order to warn a driver of the vehicle against exceeding the permissible maximum speed v H.

Claims (7)

Verfahren zur Ermittlung und Bereitstellung einer auf einem vorgegebenen Straßen- oder Fahrspurabschnitt zulässigen Höchstgeschwindigkeit (vH) für Fahrzeuge, wobei - Flottendaten (F) von Fahrzeugen einer Fahrzeugflotte an eine mit den Fahrzeugen datentechnisch gekoppelte zentrale Rechnereinheit übermittelt und in dieser gesammelt werden, wobei die Flottendaten (F) zumindest eine Fahrgeschwindigkeit (v), eine Uhrzeit (t) und einen Wochentag von Befahrungen einzelner Positionssequenzen in Bezug auf den vorgegebenen Straßen- oder Fahrspurabschnitt umfassen, - die gesammelten Flottendaten (F) diskretisiert werden, - eine mehrdimensionale Befahrungsmatrix (B) für den vorgegebenen Straßen- oder Fahrspurabschnitt aus den für diesen Straßen- oder Fahrspurabschnitt gesammelten und diskretisierten Flottendaten (F) erstellt wird, - die für den vorgegebenen Straßen- oder Fahrspurabschnitt zulässige Höchstgeschwindigkeit (vH) aus der für diesen Straßen- oder Fahrspurabschnitt erstellten Befahrungsmatrix (B) mittels zumindest eines lernbasierten Verfahrens (V) ermittelt wird, - die für vorgegebene Straßen- oder Fahrspurabschnitte mittels der zentralen Rechnereinheit ermittelten zulässigen Höchstgeschwindigkeiten (vH) Fahrzeugen der Fahrzeugflotte als Attribute einer von der zentralen Rechnereinheit zur Verfügung gestellten digitalen Karte bereitgestellt werden und zur Validierung von bereits in der digitalen Karte als Attribute hinterlegten zulässigen Höchstgeschwindigkeiten (vH) herangezogen werden.Method for determining and providing a maximum permissible speed (v H ) for vehicles on a predetermined road or lane section, wherein - fleet data (F) from vehicles in a vehicle fleet are transmitted to a central computer unit that is data-linked to the vehicles and collected therein, the Fleet data (F) includes at least a driving speed (v), a time (t) and a day of the week of visits to individual position sequences in relation to the specified road or lane section, - the collected fleet data (F) is discretized, - a multi-dimensional driving matrix (B ) is created for the specified road or lane section from the fleet data (F) collected and discretized for this road or lane section, - the maximum permissible speed (v H ) for the specified road or lane section is created from the data created for this road or lane section Traffic matrix (B) is determined by means of at least one learning-based method (V), - the permissible maximum speeds (v H ) determined for predetermined road or lane sections by means of the central computer unit are provided to vehicles in the vehicle fleet as attributes of a digital map provided by the central computer unit and used to validate maximum permissible speeds (v H ) already stored as attributes in the digital map. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Matrixelementen (M1 bis Mn) der Befahrungsmatrix (B) jeweils einem vorgegebenen Geschwindigkeitsbereich, Zeitbereich und Wochentag zugeordnet sind und jeweils eine Anzahl von Fahrzeugen umfassen, deren diskretisierte Flottendaten (F) dem jeweiligen Geschwindigkeitsbereich, Zeitbereich und Wochentag entsprechen.Procedure according to Claim 1 , characterized in that matrix elements (M1 to Mn) of the traffic matrix (B) are each assigned to a predetermined speed range, time range and day of the week and each include a number of vehicles whose discretized fleet data (F) correspond to the respective speed range, time range and day of the week. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die für den jeweils vorgegebenen Straßen- oder Fahrspurabschnitt mittels der zentralen Rechnereinheit ermittelte zulässige Höchstgeschwindigkeit (vH) Fahrzeugen der Fahrzeugflotte zum Abrufen bereitgestellt wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the permissible maximum speed (v H ) determined for the respective specified road or lane section by means of the central computer unit is made available to vehicles in the vehicle fleet for retrieval. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ermittelt wird, ob zwischen einem bereits in der digitalen Karte als zulässige Höchstgeschwindigkeit (vH) hinterlegten Attribut und der als Attribut bereitgestellten zulässigen Höchstgeschwindigkeit (vH) eine Abweichung vorliegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that it is determined whether there is a deviation between an attribute already stored in the digital map as a maximum permissible speed (v H ) and the maximum permissible speed (v H ) provided as an attribute. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen einer ein vorgegebenes Toleranzmaß überschreitenden Abweichung zwischen einem hinterlegten Attribut und einem bereitgestellten Attribut das hinterlegte Attribut in der digitalen Karte als potentiell fehlerhaft markiert wird.Procedure according to Claim 4 , characterized in that if there is a deviation between a stored attribute and a provided attribute that exceeds a predetermined tolerance level, the stored attribute is marked in the digital map as potentially incorrect. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überprüfung sowie gegebenenfalls eine Korrektur des hinterlegten Attributes initiiert wird.Procedure according to Claim 4 or 5 , characterized in that a check and, if necessary, a correction of the stored attribute is initiated. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Begrenzung einer Fahrgeschwindigkeit (v) eines Fahrzeuges auf die auf dem Straßen- oder Fahrspurabschnitt zulässige Höchstgeschwindigkeit (vH) zur Warnung eines Fahrers des Fahrzeuges vor einer Überschreitung der zulässigen Höchstgeschwindigkeit (vH).Using the method according to one of the Claims 1 until 6 to limit the driving speed (v) of a vehicle to the maximum speed (v H ) permitted on the road or lane section to warn a vehicle Rers of the vehicle before exceeding the maximum permissible speed (v H ).
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