DE202017007599U1

DE202017007599U1 - Systeme zum Erzeugen von erwarteten Fahrgeschwindigkeiten

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Publication number: DE202017007599U1
Application number: DE202017007599.7U
Authority: DE
Original assignee: TomTom Traffic BV
Current assignee: TomTom Traffic BV
Priority date: 2016-01-25
Filing date: 2017-01-25
Publication date: 2023-06-19
Anticipated expiration: 2027-01-26
Also published as: GB201601296D0; US20200064139A1; CN108604407A; WO2017129586A1; US10830596B2; EP3408844A1; CN108604407B

Abstract

System zum Erzeugen einer erwarteten Fahrgeschwindigkeit entlang eines oder mehrerer navigierbarer Elemente eines navigierbaren Netzs innerhalb eines geographischen Gebiets, wobei jedes navigierbare Element durch ein Segment einer elektronischen Karte repräsentiert wird, wobei die elektronische Karte eine Mehrzahl von Segmenten aufweist, die das navigierbare Netz repräsentieren, wobei jedem der Segmente ein Überlastungsparameterwert zugeordnet ist, der eine erwartete Schwere einer Überlastung auf dem navigierbaren Element anzeigt, das durch das jeweilige Segment repräsentiert wird, wobei das System aufweist:
Mittel (21) zum Gewinnen von Positionsdaten, die sich auf die Bewegung einer Mehrzahl von Vorrichtungen entlang eines navigierbaren Elements beziehen, das durch ein Segment der elektronischen Karte repräsentiert wird;
Mittel (22), um unter Verwendung der Positionsdaten eine erste mittlere Fahrgeschwindigkeit und eine zweite, davon abweichende mittlere Fahrgeschwindigkeit für das Segment zu bestimmen, wobei die erste mittlere Fahrgeschwindigkeit auf einem arithmetischen Mittelwert basiert und die zweite mittlere Fahrgeschwindigkeit auf einem harmonischen Mittelwert oder einem geometrischen Mittelwert basiert, so dass die erste mittlere Fahrgeschwindigkeit größer ist als die zweite mittlere Fahrgeschwindigkeit;
Mittel (23) zum Bestimmen einer erwarteten Fahrgeschwindigkeit für das Segment, wobei die erwartete Fahrgeschwindigkeit ein Wert zwischen der ersten mittleren Fahrgeschwindigkeit und der zweiten mittleren Fahrgeschwindigkeit ist, der basierend auf dem Überlastungsparameterwert für das Segment bestimmt wird, wobei die erwartete Fahrgeschwindigkeit basierend auf dem Überlastungsparameterwert so bestimmt wird, dass die erwartete Fahrgeschwindigkeit näher an der ersten mittleren Fahrgeschwindigkeit liegt, wenn der Überlastungsparameterwert anzeigt, dass die Überlastung weniger stark ist, und näher an der zweiten mittleren Fahrgeschwindigkeit liegt, wenn der Überlastungsparameterwert anzeigt, dass die Überlastung stärker ist; und
Mittel (24) zum Zuordnen von Daten, die die ermittelte erwartete Fahrgeschwindigkeit anzeigen, zu dem Segment in der elektronischen Karte.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System, einen Server und eine Navigationsvorrichtung, die so eingerichtet sind, dass sie geschwindigkeitsbezogene Daten in Bezug auf ein oder mehrere Segmente in einem von einer elektronischen Karte abgedeckten Gebiet erzeugen. Insbesondere betrifft die Erfindung die Erzeugung einer oder mehrerer erwarteter Fahrgeschwindigkeiten für das eine oder die mehreren Segmente. Die erzeugten geschwindigkeitsbezogenen Segmentdaten können insbesondere, aber nicht ausschließlich, bei der Fahrzeitvorhersage und der Routengenerierung für eine elektronische Navigationsvorrichtung, wie beispielsweise ein tragbares Navigationsgerät (PND für „portable navigation device“), verwendet werden.
Hintergrund der Erfindung
Tragbare Navigationsvorrichtungen (PNDs für „portable navigation device“), die GPS („Global Positioning System“)-Signalempfang und -Verarbeitungsfunktionalität aufweisen, sind wohlbekannt und werden häufig als Navigationssysteme in Autos oder anderen Fahrzeugen eingesetzt.
Im Allgemeinen weist ein modernes PND einen Prozessor, einen Speicher (mindestens einen von einem flüchtigen und einem nichtflüchtigen Speicher, häufig auch beide) und in diesem Speicher gespeicherte Kartendaten auf. Der Prozessor und der Speicher arbeiten zusammen, um eine Ausführungsumgebung bereitzustellen, in der ein Software-Betriebssystem eingerichtet werden kann. Darüber hinaus ist es üblich, dass ein oder mehrere zusätzliche Softwareprogramme bereitgestellt werden, um die Steuerung der Funktionalität des PNDs zu ermöglichen und verschiedene andere Funktionen bereitzustellen.
In der Regel weisen diese Vorrichtungen außerdem eine oder mehrere Eingabeschnittstellen auf, die es dem Benutzer ermöglichen, mit der Vorrichtung zu interagieren und sie zu steuern, sowie eine oder mehrere Ausgabeschnittstellen, über die Informationen an den Benutzer weitergegeben werden können. Veranschaulichende Beispiele für Ausgabeschnittstellen weisen eine visuelle Anzeige und einen Lautsprecher für die akustische Ausgabe auf. Veranschaulichende Beispiele für Eingabeschnittstellen weisen eine oder mehrere physische Tasten auf, um den Einschalt-/Ausschalt-Vorgang oder andere Funktionen der Vorrichtung zu steuern (wobei sich diese Tasten nicht unbedingt an der Vorrichtung selbst befinden müssen, sondern auch an einem Lenkrad angebracht sein können, wenn die Vorrichtung in ein Fahrzeug eingebaut ist), sowie ein Mikrofon zur Erfassung von Sprache des Benutzers. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann die Anzeige der Ausgabeschnittstelle als berührungsempfindliche Anzeige eingerichtet sein (mittels eines berührungsempfindlichen Overlays oder auf andere Weise), um zusätzlich eine Eingabeschnittstelle bereitzustellen, über die ein Benutzer die Vorrichtung durch Berührung bedienen kann.
Navigationsvorrichtungen haben in der Regel auch Zugang zu einer digitalen Karte, die ein navigierbares Netz repräsentiert, auf dem das Fahrzeug fährt. Die digitale Karte (oder ein mathematischer Graph, wie er manchmal bezeichnet wird) ist in ihrer einfachsten Form eine Datenbank, die Daten enthält, die Knoten repräsentieren, meist Straßenkreuzungen, und Linien zwischen diesen Knoten, die die Straßen zwischen diesen Kreuzungen darstellen. In detaillierteren digitalen Karten können die Linien in Segmente unterteilt werden, die durch einen Start- und einen Endknoten definiert sind. Diese Knoten können „real“ sein, indem sie eine Straßenkreuzung repräsentieren, an der sich mindestens drei Linien oder Segmente kreuzen, oder sie können „künstlich“ sein, indem sie als Anker für Segmente bereitgestellt werden, die nicht an einem oder beiden Enden durch einen realen Knoten definiert sind, um unter anderem Informationen über die Form eines bestimmten Straßenabschnitts oder ein Mittel zur Identifizierung der Position entlang einer Straße bereitzustellen, an der sich ein Merkmal dieser Straße ändert, beispielsweise eine Geschwindigkeitsbegrenzung. In praktisch allen modernen digitalen Karten werden Knoten und Segmente durch verschiedene Attribute definiert, die wiederum durch Daten in der Datenbank repräsentiert werden. Beispielsweise weist jeder Knoten typischerweise geografische Koordinaten auf, um seine reale Position zu definieren, beispielsweise die geografische Breite und Länge. Die Knoten weisen in der Regel auch Fahroperationsdaten auf, die angeben, ob es möglich ist, an einer Kreuzung von einer Straße auf eine andere zu wechseln, während die Segmente auch zugeordnete Attribute aufweisen, wie beispielsweise die zulässige Höchstgeschwindigkeit, die Fahrspurgröße, die Anzahl der Fahrspuren, ob ein Fahrbahnteiler dazwischen vorhanden ist usw.
Derartige Vorrichtungen weisen häufig auch eine oder mehrere physische Anschlussschnittstellen auf, über die Strom und gegebenenfalls Datensignale an die Vorrichtung übertragen und von ihr empfangen werden können, sowie optional einen oder mehrere drahtlose Sender/Empfänger, um Kommunikation über zellulare Telekommunikations- und andere Signal- und Datennetze zu ermöglichen, beispielsweise Wi-Fi, Wi-Max GSM und dergleichen.
PND-Vorrichtungen dieses Typs weisen auch eine GPS-Antenne auf, über die von Satelliten ausgestrahlte Signale, die Standortdaten aufweisen, empfangen und anschließend verarbeitet werden können, um den aktuellen Standort der Vorrichtung zu bestimmen.
Die PND-Vorrichtung kann auch elektronische Gyroskope und Beschleunigungsmesser aufweisen, die Signale erzeugen, die verarbeitet werden können, um die aktuelle Winkel- und Linearbeschleunigung zu bestimmen, und die wiederum in Verbindung mit den aus dem GPS-Signal abgeleiteten Standortinformationen die Geschwindigkeit und die relative Verschiebung der Vorrichtung und damit des Fahrzeugs, in das sie eingebaut ist, bestimmen. Typischerweise werden solche Funktionen am häufigsten in bordeigenen Navigationssystemen bereitgestellt, können aber auch in PND-Vorrichtungen bereitgestellt werden, wenn dies zweckmäßig ist.
Der Nutzen solcher PNDs zeigt sich vor allem in ihrer Fähigkeit, eine Route zwischen einem ersten Ort (in der Regel ein Start- oder aktueller Standort) und einem zweiten Ort (in der Regel ein Ziel) zu bestimmen. Diese Orte können von einem Benutzer der Vorrichtung mit einer Vielzahl verschiedener Methoden eingegeben werden, beispielsweise durch Postleitzahl, Straßenname und Hausnummer, zuvor gespeicherte „bekannte“ Ziele (wie berühmte Orte), kommunale Orte (wie Sportplätze oder Schwimmbäder oder andere Sehenswürdigkeiten) und bevorzugte oder kürzlich besuchte Ziele.
In der Regel wird das PND durch eine Software in die Lage versetzt, anhand der Kartendaten eine „beste“ oder „optimale“ Route zwischen der Start- und der Zieladresse zu suchen. Eine „beste“ oder „optimale“ Route wird anhand vorgegebener Kriterien ermittelt und muss nicht unbedingt die schnellste oder kürzeste Route sein. Die Suche nach einer Route, entlang der der Fahrer geführt werden soll, kann sehr anspruchsvoll sein, und die Suche kann historische, bestehende und/oder prognostizierte Verkehrs- und Straßeninformationen berücksichtigen.
Darüber hinaus kann die Vorrichtung die Straßen- und Verkehrsbedingungen fortlaufend überwachen und aufgrund veränderter Bedingungen eine Änderung der Route für die weitere Fahrt anbieten oder beschließen. Echtzeit-Verkehrsüberwachungssysteme, basierend auf verschiedenen Technologien (beispielsweise Datenaustausch über Mobiltelefone, fest installierte Kameras, GPS-Flottenverfolgung), werden eingesetzt, um Verkehrsverzögerungen zu erkennen und die Informationen in Meldesysteme einzuspeisen.
Derartige PNDs können typischerweise am Armaturenbrett oder an der Windschutzscheibe eines Fahrzeugs angebracht werden, aber auch als Teil eines Bordcomputers des Fahrzeugradios oder sogar als Teil des Steuersystems des Fahrzeugs selbst. Die Navigationsvorrichtung kann auch Teil eines tragbaren Systems sein, wie beispielsweise eines PDA (Portable Digital Assistant), eines Mediaplayers, eines Mobiltelefons oder ähnlichem, und in diesen Fällen wird die normale Funktionalität des tragbaren Systems durch die Installation von Software auf der Vorrichtung erweitert, um sowohl die Routenberechnung als auch die Navigation entlang einer berechneten Route durchzuführen.
Routenplanungs- und Navigationsfunktionen können auch von einem Desktopcomputer oder Mobilcomputer mit entsprechender Software bereitgestellt werden. Beispielsweise wird unter routes.tomtom.com eine Online-Routenplanungs- und Navigationsfunktion bereitgestellt, die es dem Benutzer ermöglicht, einen Startpunkt und ein Ziel einzugeben, woraufhin der Server, mit dem der PC des Benutzers verbunden ist, eine Route (von der Aspekte vom Benutzer festgelegt werden können) berechnet, eine Karte erstellt und eine Folge ausführlicher Navigationsanweisungen generiert, die den Benutzer vom ausgewählten Startpunkt zum ausgewählten Ziel führen. Die Einrichtung stellt auch eine pseudodreidimensionale Darstellung der berechneten Route und eine Routenvorschau bereit, die eine Fahrt des Benutzers entlang der Route simuliert und dem Benutzer so eine Vorschau der berechneten Route bietet.
Im Kontext eines PNDs interagiert der Benutzer nach der Berechnung einer Route mit der Vorrichtung, um die gewünschte berechnete Route auszuwählen, gegebenenfalls aus einer Liste von Routenvorschlägen. Optional kann der Benutzer in den Vorgang der Routenauswahl eingreifen oder ihn lenken, indem er beispielsweise angibt, dass bestimmte Routen, Straßen, Orte oder Kriterien zu vermeiden oder für eine bestimmte Fahrt zwingend erforderlich sind. Der Aspekt der Routenberechnung ist eine Hauptfunktion des PND, und Navigation entlang einer solchen Route ist eine weitere Hauptfunktion.
Während der Navigation entlang einer berechneten Route stellen solche PNDs üblicherweise visuelle und/oder akustische Anweisungen bereit, um den Benutzer entlang einer gewählten Route zum Ende dieser Route, d. h. zum gewünschten Ziel, zu führen. Überlichweise zeigen PNDs während der Navigation Karteninformationen auf dem Bildschirm an, wobei diese Informationen regelmäßig auf dem Bildschirm aktualisiert werden, so dass die angezeigten Karteninformationen den aktuellen Standort der Vorrichtung und damit des Benutzers oder des Fahrzeugs des Benutzers repräsentieren, wenn die Vorrichtung für bordeigene Navigation verwendet wird.
Ein auf einem Bildschirm angezeigtes Symbol kennzeichnet typischerweise den aktuellen Standort der Vorrichtung und wird mit den Karteninformationen der aktuellen Straße und der umliegenden Straßen in der Nähe des aktuellen Standorts der Vorrichtung sowie mit anderen ebenfalls angezeigten Kartenmerkmalen zentriert. Zusätzlich können Navigationsinformationen angezeigt werden, wahlweise in einer Statusleiste oberhalb, unterhalb oder seitlich der angezeigten Karteninformationen. Beispiele für Navigationsinformationen weisen eine Entfernung zur nächsten Abweichung von der aktuellen Straße auf, die der Benutzer nehmen muss, wobei die Art dieser Abweichung möglicherweise durch ein weiteres Symbol repräsentiert wird, das auf die besondere Art der Abweichung hinweist, beispielsweise eine Links- oder Rechtskurve. Die Navigationsfunktion bestimmt auch den Inhalt, die Dauer und den Zeitpunkt akustischer Anweisungen, mit denen der Benutzer entlang der Route geführt werden kann. Wie man sich vorstellen kann, erfordert eine einfache Anweisung wie „in 100 m links abbiegen“ einen erheblichen Verarbeitungs- und Analyseaufwand. Wie bereits erwähnt, kann die Interaktion des Benutzers mit der Vorrichtung über einen Touchscreen, zusätzlich oder alternativ über eine an der Lenksäule angebrachte Fernbedienung, durch Sprachsteuerung oder durch jede andere geeignete Methode erfolgen.
Eine weitere wichtige Funktion, die die Vorrichtung bereitstellt, ist die automatische Neuberechnung der Route für den Fall, dass: (i) ein Benutzer während der Navigation von der zuvor berechneten Route abweicht (entweder aus Versehen oder absichtlich); (ii) Echtzeit-Verkehrsbedingungen es erforderlich machen, dass eine alternative Route zweckmäßiger wäre, und die Vorrichtung geeignet eingerichtet ist, solche Bedingungen automatisch zu erkennen; oder (iii) ein Benutzer die Vorrichtung aus irgendeinem Grund aktiv dazu veranlasst, eine Neuberechnung der Route durchzuführen.
Obwohl Routenberechnungs- und Navigationsfunktionen für den Gesamtnutzen von PNDs von grundlegender Bedeutung sind, ist es möglich, die Vorrichtung nur zur Informationsanzeige oder für ein „freies Fahren“ zu verwenden, bei dem nur die für den aktuellen Standort der Vorrichtung relevanten Karteninformationen angezeigt werden und keine Route berechnet wurde und aktuell keine Navigation durch die Vorrichtung erfolgt. Eine solche Betriebsart ist häufig anwendbar, wenn der Benutzer die gewünschte Route bereits kennt und keine Navigationshilfe benötigt.
Vorrichtungen der oben beschriebenen Art stellen ein zuverlässiges Mittel bereit, das es dem Benutzer ermöglicht, von einer Position zu einer anderen zu navigieren.
Jedem Segment der digitalen (oder elektronischen) Karte ist typischerweise eine erwartete Geschwindigkeit oder Durchfahrtszeit zugeordnet, die einen Hinweis auf die Geschwindigkeit gibt, mit der ein Fahrzeug voraussichtlich zu einem bestimmten Zeitpunkt die durch das Segment repräsentierte Straße befahren kann. Die erwartete Geschwindigkeit oder Durchfahrtszeit variiert in der Regel zeitlich, so dass in den meisten Fällen jedes Segment ein zugeordnetes „Geschwindigkeitsprofil“ aufweist, aus dem eine erwartete Geschwindigkeit oder Durchfahrtszeit für eine Folge von vorgegebenen Zeiträumen, beispielsweise alle 30 Minuten eines Tages, abgeleitet werden kann. Das Geschwindigkeitsprofil basiert typischerweise auf Durchschnittsgeschwindigkeiten, die von der Partei, die die Kartendaten erstellt hat, aus historischen Positions- („Sonden-“) Daten generiert wurden. Ein beispielhaftes Verfahren zur Erstellung solcher Geschwindigkeitsprofile ist in der WO 2009/053411 A1 beschrieben, deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Die Geschwindigkeitsprofile für die Segmente werden zur Vorhersage von Fahrzeiten und für Routenplanungsalgorithmen auf PNDs verwendet, auf denen die Karte verarbeitet wird. Beispielsweise wird einem Benutzer auf seinem PND häufig die Option angeboten, sich die schnellste Route zwischen dem aktuellen Standort der Vorrichtung und einem Zielort berechnen zu lassen. Die Genauigkeit einer solchen Routenplanung hängt also von der Genauigkeit der Geschwindigkeitsprofile ab. Die vom PND berechnete Route ist möglicherweise nicht die schnellste Route, wenn die Geschwindigkeitsprofile ungenau sind. Ungenauigkeiten in den Geschwindigkeitsprofilen von Straßensegmenten können auch zu ungenauen Fahrtzeitvorhersagen und ungenauen geschätzten Ankunftszeiten (ETAs für „estimated times of arrival“) führen.
Die Anmelderin hat festgestellt, dass Verbesserungsmöglichkeiten für Systeme und Rechenvorrichtungen zur Ermittlung von erwarteten Fahrgeschwindigkeiten in den Segmenten bestehen.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein System oder eine Rechenvorrichtung (wie beispielsweise ein Server) zum Erzeugen einer erwarteten Fahrgeschwindigkeit entlang eines oder mehrerer navigierbarer Elemente eines navigierbaren Netzes innerhalb eines geographischen Gebietes bereitgestellt, wobei jedes navigierbare Element durch ein Segment einer elektronischen Karte repräsentiert wird, wobei die elektronische Karte eine Mehrzahl von Segmenten aufweist, die das navigierbare Netz repräsentieren, wobei jedem der Segmente ein Überlastungsparameter zugeordnet ist, der die Schwere einer Überlastung auf dem navigierbaren Element anzeigt, das durch das jeweilige Segment repräsentiert wird, wobei das System oder die Rechenvorrichtung aufweist:

Mittel zum Gewinnen von Positionsdaten, die sich auf die Bewegung einer Mehrzahl von Vorrichtungen entlang eines navigierbaren Elements beziehen, das durch ein Segment der elektronischen Karte repräsentiert wird;
Mittel zum Bestimmen einer ersten mittleren Fahrgeschwindigkeit und einer zweiten mittleren Fahrgeschwindigkeit für das Segment unter Verwendung der Positionsdaten;
Mittel zum Bestimmen einer erwarteten Fahrgeschwindigkeit für das Segment, wobei die erwartete Fahrgeschwindigkeit ein Wert zwischen der ersten mittleren Fahrgeschwindigkeit und der zweiten mittleren Fahrgeschwindigkeit ist, der basierend auf dem Überlastungsparameter für das Segment bestimmt wird; und
Mittel zum Zuordnen von Daten, die die ermittelte erwartete Fahrgeschwindigkeit anzeigen, zu dem Segment in der elektronischen Karte.

Dieses System oder diese Rechenvorrichtung ermöglicht, basierend auf einem Überlastungsparameter für ein Segment die erwartete Fahrgeschwindigkeit auf fundierte Weise zu bestimmen. Insbesondere wird die erwartete Fahrgeschwindigkeit basierend auf dem Überlastungsparameter als ein Wert zwischen einer ersten mittleren Fahrgeschwindigkeit, wie einem harmonischen Mittel, und einer zweiten mittleren Fahrgeschwindigkeit, wie einem arithmetischen Mittel, bestimmt. Wie im Folgenden näher erläutert wird, werden beim harmonischen Mittel niedrigere Geschwindigkeiten stärker gewichtet, was bedeutet, dass die ermittelte Geschwindigkeit im Vergleich zum arithmetischen Mittel niedriger oder gleich ist, aber auch empfindlicher auf Niedergeschwindigkeits-Ausreißer reagiert.
Auch wenn dies nicht ausdrücklich ausgeführt ist, kann das System Mittel zur Durchführung eines oder mehrerer Schritte aufweisen, die in Bezug auf einen Vorgang in beliebigen Aspekten oder Ausführungsbeispielen beschrieben sind, und umgekehrt. Die Mittel zur Durchführung der einzelnen Schritte können einen oder mehrere Prozessoren und/oder eine Verarbeitungsschaltung aufweisen. Die vorliegende Erfindung ist daher vorzugsweise eine computerimplementierte Erfindung, und jeder der Schritte, die in Bezug auf einen der Aspekte oder Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben werden, kann unter der Kontrolle eines Satzes von einem oder mehreren Prozessoren und/oder einer Verarbeitungsschaltung ausgeführt werden.
Das System und/oder die ein oder mehrere Prozessoren und/oder die Verarbeitungsschaltung können zumindest Teil eines Servers oder einer Navigationsvorrichtung sein. Die von dem System oder der Rechenvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung in jedem ihrer Aspekte oder Ausführungsbeispiele durchgeführten Schritte können daher zum Teil von einem Server und/oder zum Teil von einer Navigationsvorrichtung ausgeführt werden. Beispielsweise können die von dem System oder der Rechenvorrichtung durchgeführten Schritte ausschließlich auf einem Server, oder einige auf einem Server und die anderen auf einer Navigationsvorrichtung in beliebiger Kombination, oder ausschließlich auf einer Navigationsvorrichtung durchgeführt werden. Die Durchführung eines oder mehrerer Schritte auf dem Server kann effizient sein und die Rechenlast für die Navigationsvorrichtung verringern. Alternativ kann die Durchführung eines oder mehrerer Schritte auf der Navigationsvorrichtung die für die Netzkommunikation erforderliche Bandbreite reduzieren. Dementsprechend kann die Erfindung einen Server umfassen, der so eingerichtet ist, dass er erwartete Fahrgeschwindigkeiten zur Zuordnung zu einem oder mehreren Segmenten der elektronischen Karte erzeugt.
Das navigierbare Netz kann ein Straßennetz aufweisen, wobei jedes navigierbare Element eine Straße oder einen Teil einer Straße repräsentiert. Beispielsweise kann ein navigierbares Element eine Straße zwischen zwei benachbarten Kreuzungen des Straßennetzes repräsentieren, oder ein navigierbares Element kann einen Teil einer Straße zwischen zwei benachbarten Kreuzungen des Straßennetzes repräsentieren. Wie ersichtlich ist, ist das navigierbare Netz jedoch nicht auf ein Straßennetz beschränkt, sondern kann beispielsweise ein Netz von Fuß- und Radwegen, Flüssen usw. aufweisen. Es sei darauf hingewiesen, dass der hier verwendete Begriff „Segment“, wie er hier verwendet wird, seine übliche fachterminologische Bedeutung hat. Ein Segment einer elektronischen Karte ist eine navigierbare Verbindung, die zwei Punkte oder Knoten verbindet. Während Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit besonderem Bezug auf Straßensegmente beschrieben werden, versteht es sich dass die Erfindung auch auf andere navigierbare Segmente anwendbar ist, wie beispielsweise Segmente eines Weges, eines Flusses, eines Kanals, eines Radweges, eines Treidelpfades, einer Eisenbahnlinie oder dergleichen. Daher kann jede Bezugnahme auf ein „Straßensegment“ durch eine Bezugnahme auf ein „navigierbares Segment“ oder eine bestimmte Art oder bestimmte Arten solcher Segmente ersetzt werden.
Die elektronische Karte (oder ein mathematischer Graph, wie er manchmal genannt wird) ist in ihrer einfachsten Form eine Datenbank, die Daten enthält, die Knoten repräsentieren, meistens Straßenkreuzungen, und Linien zwischen diesen Knoten, die die Straßen zwischen diesen Kreuzungen darstellen. In detaillierteren digitalen Karten können die Linien in Segmente unterteilt werden, die durch einen Start- und einen Endknoten definiert sind. Diese Knoten können „real“ sein, indem sie eine Straßenkreuzung repräsentieren, an der sich mindestens drei Linien oder Segmente kreuzen, oder sie können „künstlich“ sein, indem sie als Anker für Segmente bereitgestellt werden, die nicht an einem oder beiden Enden durch einen realen Knoten definiert sind, um unter anderem Informationen über die Form eines bestimmten Straßenabschnitts oder ein Mittel zur Identifizierung der Position entlang einer Straße bereitzustellen, an der sich ein Merkmal dieser Straße ändert, beispielsweise eine Geschwindigkeitsbegrenzung. In praktisch allen modernen digitalen Karten werden Knoten und Segmente durch verschiedene Attribute definiert, die wiederum durch Daten in der Datenbank repräsentiert werden. Beispielsweise weist jeder Knoten typischerweise geografische Koordinaten auf, um seine reale Position zu definieren, beispielsweise die geografische Breite und Länge. Die Knoten weisen in der Regel auch Fahrmanöverdaten auf, die angeben, ob es möglich ist, an einer Kreuzung von einer Straße auf eine andere zu wechseln, während die Segmente auch zugeordnete Attribute aufweisen, wie beispielsweise die zulässige Höchstgeschwindigkeit, die Größe der Fahrspur, die Anzahl der Fahrspuren, ob ein Fahrbahnteiler dazwischen vorhanden ist usw.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung weisen zumindest einige, wenn auch nicht notwendigerweise alle, Segmente der elektronischen Karte einen Überlastungsparameter auf, der die Schwere der Überlastung auf dem durch das Segment repräsentierten navigierbaren Element anzeigt. Wie nachfolgend näher erörtert wird, kann ein Segment eine Mehrzahl von Überlastungsparameterwerten aufweisen, die ihm zugeordnet sind, wobei jeder Überlastungsparameterwert eine andere Zeitspanne repräsentiert. Es ist zu beachten, dass Bezugnahmen auf „Überlastungsparameter“ oder „Überlastungsparameterwerte“ hier so zu verstehen sind, dass sie sich auf Daten beziehen, die diese Faktoren anzeigen, sofern der Kontext nichts anderes erfordert. Die Daten können in irgendeiner Weise die Schwere der Überlastung anzeigen und können diese direkt oder indirekt anzeigen. Daher kann jede Bezugnahme auf Überlastungsparameter durch eine Bezugnahme auf Daten ersetzt werden, die diese anzeigen, d. h. auf Daten zur Schwere einer Überlastung. Es sollte auch beachtet werden, dass die Formulierung „zugeordnet“ in Bezug auf ein oder mehrere Segmente nicht so verstanden werden sollte, dass eine besondere Beschränkung der Datenspeicherorte erforderlich ist. Die Formulierung verlangt lediglich, dass die Merkmale in identifizierbarer Weise mit einem Segment und einem kürzeren Zeitraum in Beziehung stehen. Daher kann die Zuordnung beispielsweise durch einen Verweis auf eine Seitendatei erfolgen, die sich möglicherweise in einem fernen Server befindet.
Die vorliegende Erfindung weist Mittel zum Gewinnen von Positionsdaten auf, die sich auf die Bewegung einer Mehrzahl von Vorrichtungen entlang eines oder mehrerer navigierbarer Elemente eines navigierbaren Netzes als Funktion der Zeit beziehen. Die Mittel zum Gewinnen der Positionsdaten, die sich auf die Bewegung von Vorrichtungen entlang eines navigierbaren Elements beziehen, arbeiten unter Bezugnahme auf die elektronischen Kartendaten, die das Segment repräsentieren, das das navigierbare Element des Netzes darstellt. Das System oder die Rechenvorrichtung kann Mittel aufweisen, um Positionsdaten, die sich auf die Bewegung von Vorrichtungen in einer geografischen Region, die das Netz navigierbarer Elemente aufweist, mit jedem Segment der elektronischen Karte abzugleichen, das in erfindungsgemäßer Weise betrachtet wird.
In einigen Ausgestaltungen kann das Gewinnen der Positionsdaten aufweisen, dass auf die Daten zugegriffen wird, d. h. die Daten werden zuvor empfangen und gespeichert. Bei den Positionsdaten handelt es sich vorzugsweise um historische Daten. In diesem Zusammenhang sollte das Wort „historisch“ so verstanden werden, dass es sich um Daten handelt, die nicht unmittelbar die Bedingungen auf dem Segment zum gegenwärtigen Zeitpunkt oder in der jüngeren Vergangenheit (möglicherweise innerhalb der letzten fünf, zehn, fünfzehn oder dreißig Minuten) widerspiegeln. Historische Daten können sich beispielsweise auf Ereignisse beziehen, die Tage, Wochen oder sogar Jahre zurückliegen.
In einigen Ausgestaltungen kann das System oder die Rechenvorrichtung Mittel zum Empfangen der Positionsdaten von den Vorrichtungen aufweisen. In Ausführungsbeispielen, in denen das Gewinnen der Daten ein Empfangen der Daten von den Vorrichtungen aufweist, kann das System oder die Rechenvorrichtung ferner Mittel zum Speichern der empfangenen Positionsdaten aufweisen, bevor die weiteren Schritte der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden. Der Empfang der Positionsdaten muss nicht zur gleichen Zeit oder am gleichen Ort wie die anderen Operationen des Systems oder der Rechenvorrichtung stattfinden.
Wie oben erläutert, können die Positionsdaten von einer Mehrzahl von Vorrichtungen gesammelt werden und beziehen sich auf die Bewegung dieser Vorrichtungen in Bezug auf die Zeit. Bei den Vorrichtungen handelt es sich also um mobile Vorrichtungen. Den Positionsdaten sind vorzugsweise Zeitdaten zugeordnet, beispielsweise ein Zeitstempel. Die Positionsdaten können dazu verwendet werden, eine „Spur“ des von der Vorrichtung zurückgelegten Weges bereitzustellen. Bei den Vorrichtungen kann es sich um beliebige mobile Vorrichtungen handeln, die in der Lage sind, die Positionsdaten und ausreichende zugeordnete Zeitdaten für die Zwecke der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. Die Vorrichtung kann eine beliebige Vorrichtung sein, die die Fähigkeit zur Positionsbestimmung aufweist. Beispielsweise kann die Vorrichtung Mittel aufweisen, um auf Informationen von WiFi-Zugangspunkten oder zellularen Kommunikationsnetzen, wie etwa einer GSM-Vorrichtung, zuzugreifen und sie zu empfangen und diese Informationen zur Bestimmung ihres Standorts zu verwenden. In bevorzugten Ausführungsbeispielen weist die Vorrichtung jedoch einen GNSS („Global Navigation Satellite Systems“)-Empfänger, beispielsweise einen GPS-Empfänger, zum Empfangen von Satellitensignalen auf, die die Position des Empfängers zu einem bestimmten Zeitpunkt anzeigen, und der vorzugsweise in regelmäßigen Abständen aktualisierte Positionsinformationen empfängt. Solche Vorrichtungen können Navigationsvorrichtungen, mobile Telekommunikationsvorrichtungen mit Ortungsfunktion, Positionssensoren usw. aufweisen. Vorzugsweise ist die Vorrichtung einem Fahrzeug zugeordnet. In diesen Ausführungsbeispielen entspricht die Position der Vorrichtung der Position des Fahrzeugs. Bezugnahmen auf Positionsdaten, die von einem Fahrzeug zugeordneten Vorrichtungen gewonnen werden, können durch eine Bezugnahme auf Positionsdaten, die von einem Fahrzeug gewonnen werden, ersetzt werden, und Bezugnahmen auf die Bewegung einer Vorrichtung oder von Vorrichtungen können durch eine Bezugnahme auf die Bewegung eines Fahrzeugs ersetzt werden und umgekehrt, falls nicht ausdrücklich erwähnt. Bei der Vorrichtung kann es sich um ein in das Fahrzeug integriertes Gerät oder um eine dem Fahrzeug zugeordnete separate Vorrichtung handeln, wie beispielsweise ein tragbares Navigationsgerät.
Die von der Mehrzahl der Vorrichtungen gewonnenen Positionsdaten werden gemeinhin als „Sondendaten“ bezeichnet. Daten, die von Vorrichtungen gewonnen werden, die Fahrzeugen zugeordnet sind, können als Fahrzeugsonden-Daten bezeichnet werden. Bezugnahmen auf „Sondendaten“ sind daher als austauschbar mit dem Begriff „Positionsdaten“ zu verstehen, und die Positionsdaten können hier der Kürze halber als Sondendaten bezeichnet werden.
Natürlich können die Positionsdaten von einer Kombination verschiedener Vorrichtungen oder von einer einzigen Art von Vorrichtung gewonnen werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung von Positionsdaten beschränkt, die von einer bestimmten Art von Vorrichtung oder von Vorrichtungen gewonnen werden, die einer bestimmten Transportart, beispielsweise Fahrzeugen, zugeordnet sind, und es können auch Positionsdaten von Vorrichtungen berücksichtigt werden, die mehreren Transportarten zugeordnet sind. Typischerweise können alle Sondendaten verwendet werden, die die Bewegung einer Vorrichtung in Bezug auf die Zeit entlang eines navigierbaren Elements anzeigen.
Bei der vorliegenden Erfindung wird für ein Segment unter Verwendung der Positionsdaten des Segments eine erste mittlere Fahrgeschwindigkeit und eine zweite, davon abweichende mittlere Fahrgeschwindigkeit ermittelt. Es ist ersichtlich, dass es eine Reihe von Möglichkeiten gibt, eine mittlere Geschwindigkeit für ein Segment zu bestimmen. Beispielsweise könnte ein mittlerer Geschwindigkeitswert als arithmetisches Mittel bestimmt werden, d.h. als Summe einer Menge von n Zahlen geteilt durch n. Ein anderer mittlerer Geschwindigkeitswert könnte als geometrisches Mittel bestimmt werden, d. h. als n-te Wurzel aus dem Produkt einer Menge von n Zahlen. Ein weiterer mittlerer Geschwindigkeitswert könnte als harmonisches Mittel bestimmt werden, d. h. als Kehrwert des arithmetischen Mittels der Kehrwerte einer Menge von n Zahlen. Der arithmetische Mittelwert für eine Menge von n Zahlen ist gleich oder größer als der geometrische Mittelwert für die Menge, der wiederum gleich oder größer als der harmonische Mittelwert ist. Es versteht sich, dass bei der vorliegenden Erfindung auch andere Mittelwerte verwendet werden können.
Wie oben erläutert, weisen die Positionsdaten für ein Segment vorzugsweise eine Folge von zeitgestempelten Positionen auf, die die Bewegungen einer Mehrzahl verschiedener Vorrichtungen anzeigen. Die Folge von Positionen für eine einzelne Vorrichtung kann zur Bestimmung einer Durchschnittsgeschwindigkeit verwendet werden, mit der diese Vorrichtung das navigierbare Element durchquert. Eine mittlere Fahrgeschwindigkeit für ein Segment wird daher vorzugsweise durch Anwendung einer geeigneten Methode auf die von einer Mehrzahl von Vorrichtungen ermittelten durchschnittlichen Durchfahrgeschwindigkeiten bestimmt.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die erste mittlere Fahrgeschwindigkeit das arithmetische Mittel und die zweite mittlere Fahrgeschwindigkeit ist das harmonische Mittel. Der harmonische Mittelwert gewichtet niedrigere Geschwindigkeiten stärker, was bedeutet, dass die ermittelte Geschwindigkeit im Vergleich zum arithmetischen Mittel niedriger oder gleich ist, aber auch empfindlicher auf Niedergeschwindigkeits-Ausreißer reagiert. Es versteht sich jedoch, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine beliebige Kombination der beiden Methoden zur Bestimmung der mittleren Fahrgeschwindigkeiten verwendet werden kann.
Die Anmelderin hat eine Korrelation zwischen der Methode zur Bestimmung einer mittleren Fahrgeschwindigkeit für ein Segment und dem Grad der Überlastung auf dem Segment nachgewiesen. Insbesondere wurde festgestellt, dass, wenn eine erwartete Fahrgeschwindigkeit basierend auf der Verwendung nur einer einzigen Art von Mittelwert bestimmt wird, die erwartete Geschwindigkeit tendenziell für Zeiträume korrekt ist, in denen die Wahrscheinlichkeit eines Staus geringer ist oder in denen die Wahrscheinlichkeit eines Staus hoch ist, aber nicht beides. Dementsprechend wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine erwartete Fahrgeschwindigkeit für ein Segment als ein Wert zwischen einer ersten mittleren Fahrgeschwindigkeit und einer zweiten mittleren Fahrgeschwindigkeit basierend auf dem Überlastungsparameter für das Segment bestimmt.
Es ist ersichtlich, dass bei vielen navigierbaren Elementen die Überlastung im Laufe des Tages, aber auch im Laufe der Woche, des Monats und des Jahres schwanken kann. In Ausführungsbeispielen der Erfindung wird daher einem Segment eine Mehrzahl von Überlastungsparametern zugeordnet, wobei sich jeder Überlastungsparameterwert auf einen anderen Zeitraum bezieht, beispielsweise zwischen 10 und 30 Minuten. Der Zeitraum ist vorzugsweise ein wiederkehrender Zeitraum, beispielsweise ein Zeitraum, der sich wöchentlich wiederholt, wie etwa zwischen 9:00 und 9:45 Uhr an einem Montag. In solchen Ausführungsbeispielen werden für jeden Zeitraum eine erste und eine zweite mittlere Fahrgeschwindigkeit bestimmt, und eine erwartete Fahrgeschwindigkeit wird unter Verwendung der ersten und zweiten mittleren Geschwindigkeit und des Wertes des Überlastungsparameters für den jeweiligen Zeitraum ermittelt.
Der Überlastungsparameter ist ein Maß, das die typische Verkehrssituation auf dem durch das jeweilige Segment repräsentierten Element widerspiegelt. Der Überlastungsparameter ist somit ein historisches Maß, das die erwartete Schwere einer Überlastung auf einem navigierbaren Element basierend auf der Analyse historischer Daten repräsentiert. In bevorzugten Ausführungsbeispielen ist der Wert des Überlastungsparameters umso höher, je höher der erwartete Grad der Überlastung auf dem durch das Segment repräsentierten navigierbaren Element ist. Es ist jedoch ersichtlich, dass der Wert des Überlastungsparameters auch so definiert werden kann, dass der erwartete Grad der Überlastung auf dem durch das Segment repräsentierten navigierbaren Element umso höher ist, je niedriger der Wert des Überlastungsparameters ist.
In bevorzugten Ausführungsbeispielen wird der Begriff „Überlastung“ verwendet, um einen Zustand auf einem navigierbaren Element anzuzeigen, der den Verkehr daran hindert, das Element mit der freien Fließgeschwindigkeit zu durchqueren. Eine hohe Überlastung wäre ein Stau, bei dem der Verkehr regelmäßig anhält und anläuft, während geringere Überlastungen einfach darauf hinweisen, dass ein Ereignis, wie beispielsweise ein hohes Fahrzeugaufkommen, Straßenarbeiten usw., dazu führt, dass Fahrzeuge mit einer geringeren Geschwindigkeit als der freien Fließgeschwindigkeit fahren, es sich aber noch nicht um einen Stop-and-Go-Verkehr handelt. Dementsprechend wird der Überlastungsparameter vorzugsweise unter Verwendung einer freien Fließgeschwindigkeit auf einem Element bestimmt und ist vorzugsweise ein Maß basierend auf dem Anteil von Fahrzeugen in einer Gruppe, die langsamer als die freie Fließgeschwindigkeit fahren (optional während des relevanten wiederkehrenden Zeitraums) und der relativen Differenz für jedes Fahrzeug innerhalb der Gruppe zwischen der gemessenen Geschwindigkeit und der freien Fließgeschwindigkeit. In Ausführungsbeispielen ist also zumindest einigen, wahrscheinlich sogar allen Segmenten der elektronischen Karte Folgendes zugeordnet: (i) ein Überlastungsparameter, der die Schwere einer Überlastung auf dem durch das Segment repräsentierten navigierbaren Element anzeigt, und vorzugsweise einem Überlastungsparameter für jede einer Mehrzahl von (wiederkehrenden) Zeiträumen; und (ii) einer freien Fließgeschwindigkeit des Verkehrs auf dem durch das Segment repräsentierten navigierbaren Element. Wie nachstehend näher erläutert, kann das System oder die Rechenvorrichtung der vorliegenden Erfindung ferner Mittel zum Berechnen des einen oder der mehreren Überlastungsparameterwerte für ein Segment und/oder zum Berechnen der freien Fließgeschwindigkeit für ein Segment aufweisen. Die freie Fließgeschwindigkeit wird vorzugsweise unter Verwendung von Positionsdaten bestimmt, beispielsweise durch Bestimmen einer mittleren Geschwindigkeit, wie einer arithmetischen mittleren Geschwindigkeit, für die Durchquerung des durch das Segment repräsentierten Elements für jede einer Mehrzahl von Zeiträumen, und Festlegen der freien Fließgeschwindigkeit als die maximale bestimmte mittlere Geschwindigkeit. Beispielsweise wird die freie Fließgeschwindigkeit typischerweise eine bestimmte mittlere Geschwindigkeit des Verkehrs auf dem Element während Nachtstunden sein.
In anderen Ausführungsbeispielen kann der Überlastungsparameter indikativ für eine Stauwahrscheinlichkeit sein oder auf der Stauwahrscheinlichkeit beruhen, die die Wahrscheinlichkeit eines Staus auf dem navigierbaren Element angibt, das durch das jeweilige Segment repräsentiert wird. In Ausführungsbeispielen kann das System oder die Rechenvorrichtung ferner Mittel aufweisen, um die Stauwahrscheinlichkeit für jedes der ein oder mehreren Segmente und vorzugsweise für jede einer Mehrzahl von Zeiträumen, beispielsweise aus den Positionsdaten, zu berechnen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann eine Stauwahrscheinlichkeit für ein bestimmtes Segment und einen bestimmten Zeitraum im Wesentlichen gemäß der in der WO 2012/104392 A1 beschriebenen Methode bestimmt werden, deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen wird. Beispielsweise kann die Stauwahrscheinlichkeit für ein bestimmtes Segment und einen bestimmten Zeitraum anhand von Positionsdaten für das Segment und den Zeitraum und aus einem Stauzustand für das Segment erzeugt werden, wobei der Stauzustand angibt, ob das Segment einen Stau aufweist oder nicht.
Das System oder die Rechenvorrichtung kann dementsprechend Mittel aufweisen, um für jedes Segment eine Stau-Bedingung zu definieren, so dass das Segment bei Vorliegen der Stau-Bedingung als gestaut und andernfalls als nicht gestaut eingestuft wird, eine Stau-Wahrscheinlichkeit für das Segment und einen kürzeren Zeitraum gemäß den Positionsdaten und der Stau-Bedingung zu berechnen und die Stau-Wahrscheinlichkeit dem Segment in der elektronischen Karte zuzuordnen. Der Stauzustand kann auf einer Stau-Schwellengeschwindigkeit basieren. Die Stau-Schwellengeschwindigkeit kann eine durchschnittliche Fahrgeschwindigkeit in diesem Segment angeben, unterhalb derer das Segment als gestaut gilt. Mit anderen Worten: Die Stau-Schwellengeschwindigkeit wird so gewählt, dass eine durchschnittliche Fahrgeschwindigkeit über das Segment unterhalb der Stau-Schwellengeschwindigkeit als gestaut eingestuft werden kann, während eine durchschnittliche Fahrgeschwindigkeit durch das Segment oberhalb der Stau-Schwellengeschwindigkeit als nicht gestaut angesehen werden kann. In einigen Ausführungsbeispielen wird die Stau-Schwellengeschwindigkeit anhand eines ausgewählten Prozentsatzes der freien Fließgeschwindigkeit für das Segment definiert. In alternativen Ausführungsbeispielen kann die Stau-Schwellengeschwindigkeit jedoch auch anders definiert werden, beispielsweise durch einen vordefinierten Wert, der dem Straßentyp entspricht, oder durch eine bestimmte Geschwindigkeit, die schlichtweg als Indikator für stauenden Verkehr gilt. Die freie Fließgeschwindigkeit für ein Segment ist, wie oben erläutert, vorzugsweise definiert als die durchschnittliche Fahrgeschwindigkeit durch das durch das Segment repräsentierte Element während eines Zeitraums, in dem kein oder nur wenig Verkehr herrscht. Bei diesem Zeitraum kann es sich beispielsweise um eine oder mehrere Nachtstunden handeln, in denen die Geschwindigkeit auf dem Segment weniger durch andere Verkehrsteilnehmer beeinflusst sein kann. Solche Messungen der freien Fließgeschwindigkeit spiegeln beispielsweise den Einfluss von Geschwindigkeitsbegrenzungen, Straßenführung und Verkehrsmanagementinfrastruktur wider. Sie können daher die tatsächliche freie Fließgeschwindigkeit genauer widerspiegeln als vorgeschriebene Geschwindigkeitsbegrenzungen, gesetzliche Geschwindigkeiten oder Geschwindigkeitszuweisungen basierend auf der Straßenkategorie. In anderen Ausführungsbeispielen kann die freie Fließgeschwindigkeit jedoch auch anders berechnet oder ausgewählt werden. Beispielsweise kann sie einfach als die Höchstgeschwindigkeit für das Segment angesehen werden. In einigen Ausführungsbeispielen liegt der gewählte Prozentsatz der freien Fließgeschwindigkeit zwischen 30 % und 70 %, vorzugsweise zwischen 40 % und 60 % und ganz besonders bevorzugt bei 50 %. In einigen Ausführungsbeispielen kann eine vordefinierte Obergrenze als Stau-Grenzgeschwindigkeit verwendet werden, wenn eine Definition der Stau-Grenzgeschwindigkeit andernfalls zur Verwendung einer höheren Geschwindigkeit führen würde. Beispielsweise könnte eine Definition der Stau-Schwellengeschwindigkeit in einem bestimmten Fall zu einer Geschwindigkeit führen, die für das jeweilige Segment als zu hoch angesehen wird, um gestaut zu werden. In diesem Fall kann die Stau-Schwellengeschwindigkeit auf den oberen Grenzwert festgelegt werden. In einigen Ausführungsbeispielen wird die Stauwahrscheinlichkeit für ein Segment, vorzugsweise für jeden von einer Mehrzahl von Zeiträumen, anhand des Verhältnisses der Anzahl der durchschnittlichen Fahrgeschwindigkeiten in dem Segment über und unter der Stauschwellengeschwindigkeit berechnet. Beispielsweise könnte, wie oben erläutert, eine Sammlung von Positionsdaten (Sonden) für ein Segment analysiert werden, um Durchschnittsgeschwindigkeiten für jeden der kürzeren Zeiträume bereitzustellen. In diesem Fall könnte die Anzahl der Sonden, die eine Durchschnittsgeschwindigkeit über das Segment oberhalb und unterhalb der Stau-Schwellengeschwindigkeit bereitstellen, für eine bestimmte kürzere Zeitspanne verglichen werden. In einem Beispiel könnte das Verhältnis von gestauten und nicht gestauten Sonden 70:30 betragen, was eine Stauwahrscheinlichkeit von 30 % ergibt.
Wie oben erläutert, wird für jedes der ein oder mehreren Segmente und optional für jeden von einer Mehrzahl von Zeiträumen eine erwartete Fahrgeschwindigkeit für das Segment bestimmt, wobei die erwartete Fahrgeschwindigkeit ein Wert zwischen der ersten mittleren Fahrgeschwindigkeit und der zweiten mittleren Fahrgeschwindigkeit ist, der basierend auf dem Überlastungsparameter berechnet wird. Dies kann auf jede gewünschte und geeignete Weise geschehen.
In einigen Ausführungsbeispielen ist die erwartete Fahrgeschwindigkeit für das Segment, und gegebenenfalls für einen Zeitraum, ein gewichteter Durchschnitt der ersten mittleren Fahrgeschwindigkeit, beispielsweise der arithmetischen mittleren Fahrgeschwindigkeit, und der zweiten mittleren Fahrgeschwindigkeit, beispielsweise der harmonischen mittleren Fahrgeschwindigkeit, wobei eine Gewichtung für den gewichteten Durchschnitt auf dem Überlastungsparameter basiert. Die Gewichtung kann stärker auf die erste, beispielsweise arithmetische, mittlere Fahrgeschwindigkeit gerichtet sein, wenn der Überlastungsparameter anzeigt, dass die Überlastung weniger stark ist, und kann stärker auf die zweite, beispielsweise harmonische, mittlere Fahrgeschwindigkeit gerichtet sein, wenn der Überlastungsparameter anzeigt, dass die Überlastung stärker ist. Die erwartete Fahrgeschwindigkeit für ein Segment kann daher niedriger oder pessimistischer sein, wenn eine stärkere Überlastung vorliegt. Damit wird, wie bereits erläutert, dem Problem begegnet, dass bei Überlastung die erwartete Geschwindigkeit, die beispielsweise anhand des arithmetischen Mittels ermittelt wird, tendenziell zu hoch ist und somit eine zu optimistische Ankunftszeit für eine Fahrt bereitstellt. Durch die Gewichtung wird der Anteil der zweiten mittleren Geschwindigkeit, beispielsweise der harmonischen mittleren Geschwindigkeit, gegenüber der ersten mittleren Geschwindigkeit, beispielsweise der arithmetischen mittleren Geschwindigkeit, bei der Bestimmung der erwarteten (oder durchschnittlichen) Fahrgeschwindigkeit für das Segment basierend auf dem Verkehrszustand erhöht, wobei der Anteil mit zunehmender Überlastungsschwere steigt. Es versteht sich, dass die erste mittlere Geschwindigkeit typischerweise und vorzugsweise immer gleich oder höher als die zweite mittlere Geschwindigkeit ist, unabhängig von der gewählten Methode zur Berechnung der ersten und zweiten mittleren Geschwindigkeit.
Die Gewichtung kann unter Verwendung eines Gewichtungsfaktors für das Segment und optional die Zeitspanne erfolgen, der auf dem jeweiligen Überlastungsparameter basiert. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Gewichtungsfaktor einen Wert innerhalb eines vorgegebenen Bereichs annehmen, beispielsweise 0 bis 1. Der Gewichtungsfaktor kann niedriger sein, beispielsweise näher an 0, wenn die Schwere der Überlastung gering ist (beispielsweise so, dass ein Stau weniger wahrscheinlich ist), und kann höher sein, beispielsweise näher an 1, wenn die Schwere der Überlastung hoch ist (beispielsweise so, dass ein Stau wahrscheinlicher ist). Es versteht sich jedoch, dass auch das Umgekehrte möglich ist.
Wie oben erläutert, beziehen sich die einem bestimmten Segment zugeordneten Daten vorzugsweise auf einen kürzeren Zeitraum innerhalb eines längeren Zeitraums, d. h. ein Segment weist Daten für eine Mehrzahl von Zeiträumen auf. Der kürzere Zeitraum kann eine Länge aufweisen, die aus einer Gruppe von Längen ausgewählt ist, beispielsweise bestehend aus: ≤ 5 Minuten, 5-10 Minuten, 10-15 Minuten, 15-20 Minuten, 20-30 Minuten, 30-60 Minuten, 1-2 Stunden usw. Die längere Zeitspanne kann beispielsweise im Wesentlichen einem Tag, einer Woche, einem Monat oder einem Jahr entsprechen. Es kann beispielsweise sein, dass sich die Segmentdaten und damit die erste mittlere Geschwindigkeit, die zweite mittlere Geschwindigkeit und der Überlastungsparameter, beispielsweise die Stauwahrscheinlichkeit, für ein Segment auf eine bestimmte Stunde eines bestimmten Wochentags beziehen. Diese Parameter können, wenn sie während dieser bestimmten Stunde an diesem bestimmten Tag verwendet werden, ein angemessenes Ergebnis für diese Zeit ergeben.
In einigen Ausführungsbeispielen sind beispielsweise die ersten mittleren Geschwindigkeiten, die zweiten mittleren Geschwindigkeiten und die Überlastungsparameter bestimmten kürzeren Zeiträumen (beispielsweise Stunden oder Teilen davon) eines Tages zugeordnet. Dies kann dazu dienen, die Genauigkeit dieser Parameter zu erhöhen, da sie in Abhängigkeit von tageszeitabhängigen Faktoren wie Stoßzeiten, Schulverkehr, Öffnungs- und Schließzeiten (beispielsweise von Bars, Restaurants, Theatern, Konzerthallen, Kinos, Clubs usw.), Start- und Endzeiten (beispielsweise von Festivals, Shows, Sportveranstaltungen usw.), Ankunfts- und Abfahrtszeiten (beispielsweise von Zügen, Schiffen, Flugzeugen usw.) und weit verbreiteten gemeinsamen Aktivitäten (beispielsweise Essen, Schlafen usw.) variieren können. In einigen Ausführungsbeispielen kann es beispielsweise eine einzige erste mittlere Geschwindigkeit, zweite mittlere Geschwindigkeit und/oder einen einzigen Überlastungsparameter, beispielsweise eine Stauwahrscheinlichkeit, für die Nacht geben. Die Nacht kann ein vordefinierter Zeitraum zwischen bestimmten Zeiten sein, beispielsweise zwischen etwa 23 Uhr und 6 Uhr morgens.
In anderen Ausführungsbeispielen werden die ersten mittleren Geschwindigkeiten, die zweiten mittleren Geschwindigkeiten und die Werte der Überlastungsparameter zusätzlich oder altnerativ bestimmten Wochentagen zugeordnet. Dies kann dazu dienen, die Genauigkeit dieser Parameter zu erhöhen, da sie in Abhängigkeit von wochentagsabhängigen Faktoren wie Wochenendeinkäufen, Freitagsfahrten für einen Wochenendausflug, Transportplänen und montags stattfindenden längeren Arbeitswegen variieren können. In anderen Ausführungsbeispielen sind die ersten mittleren Geschwindigkeiten, die zweiten mittleren Geschwindigkeiten und die Werte der Überlastungsparameter zusätzlich oder alternativ bestimmten Zeiten des Jahres zugeordnet. Dies kann dazu dienen, die Genauigkeit dieser Parameter zu erhöhen, da sie in Abhängigkeit von jahreszeitlichen Einflüssen wie dem vorherrschenden Wetter und dem Zustand der Straßenoberfläche variieren können. In einigen Ausführungsbeispielen sind die ersten mittleren Geschwindigkeiten, die zweiten mittleren Geschwindigkeiten und die Werte der Überlastungsparameter zusätzlich oder alternativ dem Auftreten eines bestimmten Ereignisses oder einer bestimmten Situation zugeordnet. Solche Ereignisse oder Situationen können beispielsweise bestimmte Wetterlagen, Ereignisse wie Fußballspiele oder Ausstellungen, Feiertage und dergleichen aufweisen. Daher sind in einigen Ausführungsbeispielen die ersten (beispielsweise arithmetischen) Durchschnittsgeschwindigkeiten, die zweiten (beispielsweise harmonischen) Durchschnittsgeschwindigkeiten und die Überlastungsparameter mehr als einem der oben erläuterten Faktoren zugeordnet.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden dem Segment in der elektronischen Karte Daten zugeordnet, die die ermittelte erwartete Fahrgeschwindigkeit, vorzugsweise die ermittelten erwarteten Fahrgeschwindigkeiten für eine Mehrzahl von Zeiträumen, angeben. In Ausführungsbeispielen, in denen dem Segment eine Mehrzahl von Fahrgeschwindigkeiten zugeordnet ist, können die Daten die Mehrzahl der ermittelten Geschwindigkeitswerte selbst aufweisen. Alternativ können die Daten ein Profil aufweisen, das die zeitliche Veränderung der erwarteten Geschwindigkeit angibt, d. h. ein Geschwindigkeitsprofil. In anderen Ausführungsbeispielen, wie in der WO 2009/053411 A1 beschrieben, können die Daten eine Referenz oder einen Zeiger auf ein Standardgeschwindigkeitsprofil aufweisen. Die Standardgeschwindigkeitsprofile können normiert sein, beispielsweise in Bezug auf eine freie Fließgeschwindigkeit für ein Segment, und in solchen Ausführungsbeispielen weisen die Daten, die die ermittelten erwarteten Fahrgeschwindigkeiten angeben, einen Verweis auf ein normiertes Geschwindigkeitsprofil und die freie Fließgeschwindigkeit zur Verwendung bei der Skalierung des aus dem Geschwindigkeitsprofil gewonnenen Wertes auf. Wie ersichtlich ist, stellen solche Standardgeschwindigkeitsprofile eine Approximation für das ermittelte Geschwindigkeitsprofil bereit. In diesem letztgenannten Ausführungsbeispiel ist das System vorzugsweise eingerichtet zum: Verarbeiten eines Satzes von gemessenen Geschwindigkeitsprofilen, die für eine Mehrzahl von Segmenten unter Verwendung einer Gruppierungstechnik bestimmt wurden, um einen Satz von Standardgeschwindigkeitsprofilen zu erzeugen; Vergleichen des gemessenen Geschwindigkeitsprofils und jedes der Standardgeschwindigkeitsprofile für jedes Segment; Auswählen des Standardgeschwindigkeitsprofils, das dem gemessenen Geschwindigkeitsprofil basierend auf dem Vergleich am ähnlichsten ist, so dass das ausgewählte Standardgeschwindigkeitsprofil eine Approximation für das gemessene Geschwindigkeitsprofil bereitstellt; und Zuordnen des ausgewählten Standardgeschwindigkeitsprofils zu dem relevanten Segment in der elektronischen Karte.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugte(n) erwartete(n) Fahrgeschwindigkeit(en) kann/können auf jede gewünschte und geeignete Weise ausgegeben und/oder verwendet werden. In bevorzugten Ausführungsbeispielen kann das System oder die Rechenvorrichtung ferner Mittel aufweisen, um die elektronische Karte und/oder die Daten, die die erwarteten Fahrgeschwindigkeiten anzeigen, die einem oder mehreren Segmenten zugeordnet sind, oder die daraus abgeleiteten erwarteten Fahrgeschwindigkeiten einer weiteren Rechenvorrichtung bereitzustellen, beispielsweise einer fernen Rechenvorrichtung, wie beispielsweise eine Navigationsvorrichtung, zur Verwendung bei einem oder mehreren der Folgenden: Bestimmen einer Route von einem Ausgangspunkt zu einem Ziel unter Verwendung der elektronischen Karte; Bestimmen einer geschätzten Fahrzeit oder einer geschätzten Ankunftszeit (ETA) für eine Route unter Verwendung der elektronischen Karte; und Identifizieren des Vorhandenseins eines Staus oder eines anderen Überlastungsereignisses basierend auf einem Vergleich einer bestimmten aktuellen Fahrgeschwindigkeit für das Segment mit der erwarteten Fahrgeschwindigkeit. In Ausführungsbeispielen kann das System ferner Mittel aufweisen, um die weitere Rechenvorrichtung zur Durchführung einer oder mehrerer der vorgenannten Operationen zu verwenden. Beispielsweise können die erwarteten Fahrgeschwindigkeiten von Routenplanungsalgorithmen verwendet werden, um eine oder mehrere Routen zu planen, die vorzugsweise eine zugeordnete Reisezeit oder ETA aufweisen. So weist das System in einigen Ausführungsbeispielen Mittel zur Bestimmung einer Route durch ein von der elektronischen Karte abgedecktes Gebiet auf. Dies kann die Erkundung von Routen basierend auf den erwarteten Fahrgeschwindigkeiten und die anschließende Generierung einer navigierbaren Route aufweisen.
Das System oder die Rechenvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann dementsprechend im Kontext eines Navigationsvorgangs eingesetzt werden. Somit kann das System oder die Vorrichtung Navigationsfunktionalität aufweisen. Es ist jedoch ersichtlich, dass das System oder die Vorrichtung die Fähigkeit zur Routengenerierung aufweisen kann, aber nicht notwendigerweise Navigationsfunktionalität. Beispielsweise kann das System durch ein Computersystem, beispielsweise ein Desktop- oder Laptop-System, implementiert werden, das keine Navigationsfunktionalität aufweist. Einem Benutzer kann eine generierte Route angezeigt werden, die dann ausgedruckt oder anderweitig verwendet werden kann, um die Routenauswahl zu einem späteren Zeitpunkt zu unterstützen, oder die Route kann beispielsweise für eine spätere Verwendung gespeichert werden, beispielsweise durch Herunterladen auf eine Navigationsvorrichtung.
In einigen Ausführungsbeispielen wird die Bestimmung einer Route durch ein von der elektronischen Karte abgedecktes Gebiet auf einem Server durchgeführt. In anderen Ausführungsbeispielen werden die erwarteten Fahrgeschwindigkeiten über Segmente hinweg an eine Navigationsvorrichtung (von einem Server) gesendet, und die Bestimmung wird auf der Navigationsvorrichtung durchgeführt. Wie oben erläutert, können die Vorgänge also zumindest teilweise mit einer Navigationsvorrichtung durchgeführt werden. Bei der Navigationsvorrichtung kann es sich um ein PND oder eine integrierte, beispielsweise bordeigene, Vorrichtung handeln. Die Navigationsvorrichtung kann eine Anzeige zur Darstellung einer elektronischen Karte für einen Benutzer aufweisen, einen Satz von einem oder mehreren Prozessoren, die so eingerichtet sind, dass sie auf digitale Kartendaten zugreifen und die Anzeige einer elektronischen Karte für einen Benutzer über die Anzeige veranlassen, sowie eine Benutzerschnittstelle, die für einen Benutzer eingerichtet ist, um ihm die Interaktion mit der Vorrichtung zu ermöglichen.
In bevorzugten Ausführungsbeispielen weist das System oder die Rechenvorrichtung ferner Mittel auf, um einem Benutzer Informationen bereitzustellen, die eine generierte Route anzeigen. Dies kann die Ausgabe der Route oder von Informationen, die diese anzeigen, an einen Benutzer beinhalten. Die Informationen können auf jede Art und Weise auf die Route hinweisen, beispielsweise eine Folge von Anweisungen, die hörbar, sichtbar und/oder haptisch sein können, vorzugsweise ist aber eine visuelle Darstellung der Route. Die Route ist vorzugsweise eine vom Benutzer ausgewählte Route, und die Anweisungen können als Reaktion auf die Auswahl einer Route durch einen Benutzer bereitgestellt werden.
In bevorzugten Ausführungsbeispielen weist das System oder die Rechenvorrichtung Mittel zum Anzeigern der Route für einen Benutzer auf. In bevorzugten Ausführungsbeispielen kann die Anzeige der Route eine Überlagerung der Route auf die elektronische Karte aufweisen. Es können jedoch auch andere Formen der Ausgabe verwendet werden. Beispielsweise kann das System oder die Rechenvorrichtung Mittel zum Drucken von Informationen, die auf die mindestens eine Route hinweisen, aufweisen. So werden die Informationen, die die Route anzeigen, vorzugsweise über eine Navigationsvorrichtung an einen Benutzer ausgegeben, aber in anderen Ausführungsbeispielen können die Informationen durch jede geeignete Vorrichtung ausgegeben werden, beispielsweise durch Anzeige durch ein Computergerät, das die Fähigkeit zur Routengenerierung, aber nicht notwendig die Fähigkeit zur Navigation aufweist, usw. Dies kann relevant sein, wenn die Route von einem Server generiert wird.
Es ist ersichtlich, dass die Funktionsweise des Systems oder der Rechenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zumindest teilweise durch Software implementiert werden kann. Es wird somit deutlich, dass sich die vorliegende Erfindung nach weiteren Aspekten und weiteren Ausführungsbeispielen auf ein Computerprogrammprodukt erstreckt, das computerlesbare Anweisungen aufweist, die geeignet sind, einen oder alle der hier beschriebenen Vorgänge auszuführen, wenn sie auf geeigneten Datenverarbeitungsmitteln ausgeführt werden. Die Erfindung erstreckt sich auch auf einen Computersoftwareträger, der eine solche Software aufweist. Ein solcher Softwareträger könnte ein physisches (oder nichtflüchtiges) Speichermedium sein oder ein Signal wie ein elektronisches Signal über Drähte, ein optisches Signal oder ein Funksignal wie zu einem Satelliten oder dergleichen.
In den vorhergehenden und nachfolgenden Abschnitten werden die Begriffe „Durchschnittsgeschwindigkeit“ und „mittlere Geschwindigkeit“ verwendet. Es ist ersichtlich, dass es in der Realität niemals möglich sein wird, solche Geschwindigkeiten ganz genau zu kennen. In einigen Fällen können beispielsweise die berechneten Geschwindigkeiten nur so genau sein wie die zur Zeit- und Positionsmessung verwendeten Geräte. Es ist ersichtlich, dass die Ausdrücke „Durchschnittsgeschwindigkeit“ und „mittlere Geschwindigkeit“ so zu verstehen sind, dass diese Geschwindigkeiten basierend auf Messungen berechnet werden, die ihrerseits Fehler aufweisen können.
Die vorliegende Erfindung kann gemäß jedem ihrer weiteren Aspekte oder Ausführungsbeispiele jedes der Merkmale aufweisen, die unter Bezugnahme auf andere Aspekte oder Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben sind, soweit dazwischen kein gegenseitiger Widerspruch besteht.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:

1 ein System nach einem Ausführungsbeispiel zeigt;
2 ein Flussdiagramm zeigt, das eine Funktionsweise eines Systems nach einem Ausführungsbeispiel für einen Abgleich von GPS-Fixes innerhalb einer Spur mit Segmenten einer Karte schematisch darstellt;
3 ein Flussdiagramm zeigt, das eine Funktionsweise eines Systems nach einem Ausführungsbeispiel zur Erzeugung von „durchschnittlichen“ Geschwindigkeiten für eine Mehrzahl von Zeiträumen für eine Mehrzahl von Segmenten schematisch darstellt;
4 ein Histogramm ist, das die Verteilung der Geschwindigkeiten innerhalb eines Zeitraums für ein Segment zeigt;
5 durchschnittliche Fahrgeschwindigkeiten zusammen mit einem arithmetischen Mittel dieser Geschwindigkeiten und einem harmonischen Mittel dieser Geschwindigkeiten zeigt;
6 ein Flussdiagramm ist, das eine Funktionsweise eines Systems nach einem Ausführungsbeispiel zeigt, das die Details zur Bestimmung einer „durchschnittlichen“ Geschwindigkeit für einen Zeitraum für ein Segment schematisch darstellt;
7 ein Flussdiagramm ist, das eine Funktionsweise eines Systems nach einem Ausführungsbeispiel zur Gruppierung einer Mehrzahl von bestimmten Durchschnittsgeschwindigkeiten schematisch darstellt;
8 einen Beispielsatz von clustergenerierten Geschwindigkeitsprofilen zeigt, die durch den Gruppierungsalgorithmus ausgegeben werden;
9 ein Flussdiagramm zeigt, in dem schematisch dargestellt ist, wie das System die clustergenerierten Geschwindigkeitsprofile den Segmenten einer Karte zuordnet; und
10 eine Darstellung ist, die die arithmetischen und harmonischen mittleren Geschwindigkeiten entlang eines Segments für jede Stunde des Tages zusammen mit dem zugeordneten clustergenerierten Geschwindigkeitsprofil für das Segment zeigt.

Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Erfindung ist, zumindest in bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf Systeme oder Rechenvorrichtungen zum Erzeugen erwarteter Fahrgeschwindigkeiten für Segmente einer elektronischen Karte gerichtet. Die genaue Generierung von erwarteten Fahrgeschwindigkeiten ist wichtig bei der Routenplanung und/oder beim Bereitstellen zusätzlicher Routeninformationen wie Fahrzeiten oder geschätzte Ankunftszeiten (ETAs). Die vorliegende Erfindung stellt ein System oder eine Rechenvorrichtung bereit, mit dem bzw. der sich die erwarteten Fahrgeschwindigkeiten genauer als mit herkömmlichen Ansätzen ermitteln lassen.
1 ist ein Blockdiagramm eines Systems 10 zum Erzeugen einer erwarteten Fahrgeschwindigkeit entlang eines oder mehrerer navigierbarer Elemente eines navigierbaren Netzes innerhalb eines geographischen Gebiets, wobei jedes navigierbare Element durch ein Segment einer elektronischen Karte repräsentiert wird, wobei die elektronische Karte eine Mehrzahl von Segmenten aufweist, die das navigierbare Netz repräsentieren, wobei jedem der Segmente ein Überlastungsparameter zugeordnet ist, der die Schwere der Überlastung auf dem durch das jeweilige Segment repräsentierten navigierbaren Element angibt. Das System 10 weist Prozessoren und/oder eine Verarbeitungsschaltung 20 auf, um verschiedene Verarbeitungsfunktionen auszuführen. Das System 10 weist auf:

Mittel 21 zum Gewinnen von Positionsdaten, die sich auf die Bewegung einer Mehrzahl von Vorrichtungen entlang eines navigierbaren Elements beziehen, das durch ein Segment der elektronischen Karte repräsentiert wird;
Mittel 22 zum Bestimmen einer ersten mittleren Fahrgeschwindigkeit und einer zweiten mittleren Fahrgeschwindigkeit für das Segment unter Verwendung der Positionsdaten;
Mittel 23 zum Bestimmen einer erwarteten Fahrgeschwindigkeit für das Segment, wobei die erwartete Fahrgeschwindigkeit ein Wert zwischen der ersten mittleren Fahrgeschwindigkeit und der zweiten mittleren Fahrgeschwindigkeit ist, der basierend auf dem Überlastungsparameter für das Segment bestimmt wird; und
Mittel 24 zum Zuordnen von Daten, die die ermittelte voraussichtliche Fahrgeschwindigkeit angeben, zu dem Segment in der elektronischen Karte.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun unter besonderer Bezugnahme auf eine Verarbeitungsvorrichtung, wie beispielsweise einen Server, beschrieben, der so eingerichtet ist, dass er auf einen Datenspeicher mit Positionsdaten zugreift, die von einer Mehrzahl von Mobilgeräten, wie beispielsweise tragbaren Navigationsgeräten (PNDs), empfangen werden, die so eingerichtet sind, dass sie Navigationssoftware ausführen, um Routenplanungs- und Navigationsfunktionen bereitzustellen, und die Fahrzeugen zugeordnet sein können. Die Positionsdaten für ein Mobilgerät weisen vorzugsweise eine oder mehrere Spuren auf, wobei jede Spur die Bewegung dieser Vorrichtung innerhalb eines Zeitraums von 24 Stunden repräsentiert. Jeder 24-Stunden-Zeitraum fällt typischerweise mit einem Kalendertag zusammen, was in anderen Ausführungsbeispielen jedoch nicht der Fall sein muss. Der Server hat auch Zugriff auf eine elektronische Karte, die auch als Kartendaten bezeichnet wird und eine Mehrzahl von Segmenten aufweist, die das Straßennetz repräsentieren, auf dem sich die Mobilgeräte bewegen können.
Als erster Vorgang ist der Server so eingerichtet, dass er eine Kartenabgleichsfunktion zwischen den Kartendaten und den GPS-Fixes, die in den empfangenen Positionsdaten enthalten sind, durchführt; ein solcher Vorgang wird unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Ein solcher Kartenabgleich kann in so genannter Echtzeit durchgeführt werden, d. h. wenn die Positionsdaten empfangen werden, oder er kann zu einem späteren Zeitpunkt durchgeführt werden, nachdem die Positionsdaten aus dem Datenspeicher abgerufen worden sind.
Um die Genauigkeit des Kartenabgleichs zu erhöhen, wird die Vorverarbeitung der Positionsdaten wie folgt durchgeführt. Für jede GPS-Spur (d. h. ein 24-Stunden-Zeitraum von GPS-Daten) erfolgt eine Unterteilung 100 in eine oder mehrere Fahrten unterteilt, wobei jede Fahrt eine einzelne Fahrt der mobilen Vorrichtung repräsentiert, die anschließend für eine spätere Verarbeitung gespeichert wird.
In jeder Fahrt erfolgt ein Verwerfen102 von GPS-Fixes, deren von der mobilen Vorrichtung empfangener Genauigkeitsbericht nicht ausreichend hoch ist. So kann in einigen Ausführungsbeispielen ein Fix verworfen werden, wenn der Genauigkeitsbericht anzeigt, dass die Signale von weniger als vier Satelliten von der mobilen Vorrichtung in Bezug auf diesen GPS-Fix empfangen wurden. Darüber hinaus wird jede Fahrt abgeschnitten (Abschneiden 104), wenn die gemeldete Zeit zwischen Fixes einen Schwellenwert überschreitet. Jede Fahrt, die diesen Vorgang durchläuft, wird zum Kartenabgleich weitergeleitet.
In diesem Zusammenhang ist eine abgeschnittene Fahrt eine Fahrt, bei der zwischen aufeinanderfolgenden GPS-Fixes eine Zeitspanne liegt, die größer ist als eine vorgegebene Zeit. Daraus könnte man schließen, dass das Fahrzeug stehen geblieben ist, und es sollte daher davon ausgegangen werden, dass eine erste Fahrt beendet und eine zweite Fahrt begonnen wurde. Somit wird eine abgeschnittene Fahrt zu zwei getrennten Fahrten.
Bevor eine Fahrt geteilt wird, wird jedoch überprüft, ob sich die Position des Fahrzeugs zwischen den letzten beiden GPS-Fixes geändert hat, da ein Abstand, der die vorgegebene Zeit zwischen den GPS-Fixes überschreitet, auch aus einem Verlust des GPS-Signals resultieren kann und die Fahrt in diesem Fall nicht geteilt wird. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel beträgt die vorgegebene Zeit etwa 3 Minuten. Der Fachmann wird jedoch verstehen, dass der Abstand jede andere geeignete Zeit sein kann, wie etwa näherungsweise eine der folgenden: 15 Sekunden, 30 Sekunden, 1 Minute, 90 Sekunden, 2 Minuten, 5 Minuten, 10 Minuten oder jede Zeit dazwischen. Wie im Folgenden erläutert, können die Daten in einigen Ausführungsbeispielen bei der späteren Verarbeitung zurückgewiesen werden, wenn die Durchschnittsgeschwindigkeit einer Navigationsvorrichtung, von der die GPS-Fixe gesendet werden, unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegt. Ein solches Ausführungsbeispiel kann insofern nützlich sein, als es Daten entfernen kann, die sich auf den so genannten Stop-and-Go-Verkehr beziehen, der nach Vorfällen wie einem Unfall oder ähnlichem auftritt, so dass die verbleibenden Daten eher einen gleichmäßigen Verkehrsfluss repräsentieren können.
Dann wird jede Fahrt der Reihe nach betrachtet, und die Fixe dieser Fahrt werden mit einer Karte aus den Kartendaten abgeglichen. Jede Karte weist eine Mehrzahl von Straßensegmenten auf, die befahren werden können, wobei jedes Segment in der Karte als gerader Vektor repräsentiert ist.
Der Programmcode, der auf einem Prozessor des Servers läuft, stellt eine Kartenabgleichsfunktion bereit, der so eingerichtet ist, dass er den oder jeden Fix in der zu verarbeitenden Fahrt so lange durchläuft, bis er einen Fix findet, der innerhalb eines Segments liegt oder einem Segment so nahe ist, dass davon ausgegangen werden kann, dass er auf diesem Segment stattgefunden hat (d. h. er liegt innerhalb eines Entfernungsschwellenwerts des Segments). Dieser Schwellenwert berücksichtigt eine GPS-Genauigkeit von weniger als 100 % und den Komprimierungseffekt einer Aufteilung der Straße in eine Folge gerader Vektoren. Jede Fahrt weist einen ersten Fix auf (d. h. den ersten Fix innerhalb der Fahrt), der schwieriger einem Segment zugeordnet werden kann als andere Fixe innerhalb der Fahrt, da es keine bereits identifizierten Segmente gibt, die zur Einschränkung der Auswahl der Segmente verwendet werden können. Wenn für diesen ersten Fix mehrere Segmente innerhalb des Schwellenwerts liegen, 106, sucht der Algorithmus nach dem nächsten GPS-Fix (d. h. dem zweiten Fix) innerhalb der Fahrt und erzeugt eine Reihe von Wurzeln aus diesen mehreren Segmenten basierend auf der möglichen Fahrt in Abhängigkeit von der Entfernung zwischen den beiden Fixes (d. h. zwischen dem ersten und zweiten Fix). Wenn der zweite Fix nicht zu einem eindeutigen Segment für den ersten Fix führt, geht der Algorithmus zum dritten Fix innerhalb der Fahrt über und generiert und vergleicht erneut die möglichen Routen, um zu versuchen, einen eindeutigen Kandidaten für den ersten Fix bereitzustellen, 108. Dieser Vorgang kann so lange fortgesetzt werden, bis die restlichen GPS-Fixe innerhalb einer Fahrt verarbeitet worden sind.
Ein Vorteil eines derartigen Ausführungsbeispiels besteht darin, dass, obwohl ein beliebiger erster Fix isoliert betrachtet in der Nähe mehrerer Segmente liegen kann und diese Segmente isoliert betrachtet nicht voneinander unterschieden werden können, es möglich ist, anhand der weiteren Fahrt (d. h. des zweiten und dritten Fixes) die Identität des Segments zu bestimmen, dem der erste Fix zugeordnet ist. So wird ein erstes Segment für eine Fahrt durch die Kartenabgleichsfunktion bestimmt.
Sobald das erste Segment für eine Fahrt ausgewiesen ist, werden weitere Fixe verarbeitet, um weitere Segmente zu ermitteln. Es ist natürlich möglich, dass der nächste Fix der Fahrt im selben Segment liegt wie der erste Fix, 112.
So werden die nachfolgenden Fixe einer Fahrt verarbeitet, 110, um zu bestimmen, ob sie innerhalb des Entfernungsschwellenwerts des Segments liegen, und die Kartenabgleichsfunktion ist so eingerichtet, dass er dieses Segment jedem der Fixe zuordnet, die innerhalb des Entfernungsschwellenwerts liegen. Wenn die Kartenabgleichsfunktion einen Fix verarbeitet, der außerhalb des Entfernungsschwellenwerts liegt, wird ein neuer Satz von Kandidatensegmenten für diesen Fix erzeugt. Es ist nun jedoch möglich, eine weitere Einschränkung hinzuzufügen, nämlich dass das nächste Segment mit dem Ende des gerade verarbeiteten Segments verbunden sein muss. Diese benachbarten Segmente werden von der Kartenabgleichsfunktion aus den zugrunde liegenden Kartendaten gewonnen. Wenn die Kartenabgleichsfunktion zu irgendeinem Zeitpunkt kein Segment für einen gegebenen Fix identifizieren kann, das auf das vorherige Segment folgt, entweder weil es keine Segmente innerhalb eines Schwellenwerts gibt oder weil er ein einzelnes Segment nicht eindeutig identifizieren kann, dann ist die Kartenabgleichsfunktion so eingerichtet, dass er die nachfolgenden Fixe durchläuft, 116, um die Fahrt weiter einzuschränken, bis er ein Segment identifizieren kann, das eine eindeutige Übereinstimmung darstellt. Das heißt, wenn der n-te Fix nicht eindeutig einem Segment zugeordnet werden kann, wird das (n+1)-te Segment verwendet, um die Identifizierung eines Segments weiter einzuschränken. Wenn der (n+1)-te Fix kein eindeutiges Segment ergibt, wird der (n+2)-te Fix verwendet. In einigen Ausführungsbeispielen kann dieser Vorgang so lange fortgesetzt werden, bis ein eindeutiges Segment identifiziert ist oder alle GPS-Fixes mit einer Fahrt verarbeitet wurden.
Die Kartenabgleichsfunktion ist so eingerichtet, dass er versucht, Segmente eindeutig zu identifizieren; in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel versucht er nicht, eine durchgehende Route zu erstellen, sondern nur, Segmente mit Fixes abzugleichen. In anderen Ausführungsbeispielen kann es wünschenswert sein, dass die Kartenabgleichsfunktion kontinuierliche Routen erzeugt.
Am Ende des Vorgangs, den die Kartenabgleichsfunktion durchführt, ist daher eine Folge von Straßensegmenten gewonnen, die die mobile Vorrichtung während der analysierten Fahrt zurückgelegt hat. Anschließend verarbeitet die Kartenabgleichsfunktion diese Straßensegmente weiter und weist anhand der GPS-Fixe eine Eintritts- und eine Transitzeit für dieses Segment zu. Diese zugewiesenen Zeiten werden im Datenspeicher für die spätere Verarbeitung gespeichert. Es kann durchaus sein, dass für jedes Segment eine Mehrzahl von GPS-Fixes gespeichert wird. Unabhängig davon, wie viele GPS-Fixes den einzelnen Segmenten zugeordnet sind, werden die Eintrittszeit, die GPS-Fixes und die Länge des Segments (die in diesem Ausführungsbeispiel in den Kartendaten gespeichert ist) verwendet, um die Durchschnittsgeschwindigkeit für dieses Segment zu berechnen. Diese Durchschnittsgeschwindigkeit wird dann in dem Datenspeicher gespeichert, der den entsprechenden zugewiesenen Zeiten und diesem Segment zugeordnet ist. Informationen, die sich auf die Geschwindigkeit des Verkehrsflusses auf einem Straßensegment beziehen und einem Straßensegment zugeordnet sind, können als Geschwindigkeitsdaten für dieses Straßensegment betrachtet werden.
Der Server ist ferner so eingerichtet, dass er einen Mittelwertbildungsprogrammcode auf dem Prozessor ausführt, um ein Mittel zur Mittelwertbildung bereitzustellen, das die zugewiesenen Zeiten verarbeitet, um daraus einen oder mehrere Mittelwerte zu bilden, wie nachfolgend beschrieben. Der in diesem Ausführungsbeispiel verwendete Vorgang der Mittelwertbildung wird nun unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Das System ist so eingerichtet, dass in einem ersten Schritt 200 des Vorgangs das Mittel zur Mittelwertbildung die Durchschnittsgeschwindigkeiten für jedes Straßensegment auf der verarbeiteten Karte gruppiert. Innerhalb der Gruppierung für jedes Straßensegment ist das Mittel zur Mittelwertbildung ferner so eingerichtet, dass es die Durchschnittsgeschwindigkeiten innerhalb eines Satzes vorgegebener Zeiträume gruppiert, 202. So werden Durchschnittsgeschwindigkeiten, die innerhalb desselben Zeitraums (beispielsweise zwischen 8:00 Uhr und 8:59 Uhr) auftreten, für die weitere Analyse zusammengefasst. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel haben die Zeiträume eine Dauer von einer Stunde, aber das muss nicht der Fall sein, und der Fachmann wird aus der folgenden Beschreibung verstehen, dass sich mit abnehmender Länge des Zeitraums die Auflösung der Daten erhöht, aber auch der Speicherbedarf steigt. Andere geeignete Zeiträume können im Wesentlichen jeder der folgenden sein: 1 Minute, 5 Minuten, 10 Minuten, 15 Minuten, 30 Minuten, 2 Stunden, 6 Stunden, 12 Stunden oder eine beliebige Zeit zwischen diesen Zeiten.
In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Durchschnittsgeschwindigkeiten in einer Zeit gespeichert, die für das Gebiet gilt, das von der verarbeiteten Karte abgedeckt wird, und nicht in einer zentralen Zeit. Dies ist praktisch, da es eine natürliche Grundlage für verkehrsbezogene Fragen bereitstellt.
Bevor eine aus einer Fahrt generierte Durchschnittsgeschwindigkeit in einen vorherbestimmten Zeitraum gruppiert wird, wird sie überprüft, um die Datenqualität zu verbessern. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Durchschnittsgeschwindigkeit nur dann der Gruppe für den vorbestimmten Zeitraum hinzugefügt, wenn die Durchschnittsgeschwindigkeit in einen vorbestimmten Bereich fällt. In diesem Ausführungsbeispiel werden Geschwindigkeiten ausgeschlossen, die einen vorbestimmten Höchstwert überschreiten (der etwa 180 km/h betragen kann), und ferner werden Geschwindigkeiten ausgeschlossen, die unter einen vorbestimmten Betrag der Durchschnittsgeschwindigkeit für dieses Segment in diesem vorbestimmten Zeitraum fallen (der beispielsweise 2 km/h betragen kann). Der Fachmann wird verstehen, dass Geschwindigkeiten, die deutlich unter der Durchschnittsgeschwindigkeit für dieses Segment in diesem Zeitraum liegen, durchaus einem Problem im Verkehrsfluss für dieses Segment zugeordnet sein können, wie beispielsweise einem Stau oder dergleichen. Daher kann ein Berücksichtigen von Daten, die sich auf solche Bedingungen beziehen, die Gesamtgenauigkeit der Daten verringern, wenn die Straße unter normalen Bedingungen betrachtet wird. In anderen Ausführungsbeispielen kann die zulässige Höchstgeschwindigkeit als Geschwindigkeitsbegrenzung für das betreffende Segment festgelegt werden, aber der Fachmann wird verstehen, dass solche Informationen in den verarbeiteten Kartendaten ungenau sein können und dass die Geschwindigkeitsbegrenzung für ein Straßensegment tatsächlich keine genaue Angabe für die Verkehrsbedingungen bereitstellen kann.
Sobald die Gruppierung in die vorgegebenen Zeiträume erfolgt ist, wird für jedes Straßensegment für jeden vorgegebenen Zeitraum eine Durchschnittsgeschwindigkeit berechnet - siehe Schritt 204. Beispielsweise werden alle Geschwindigkeiten innerhalb des Zeitraums von 8:00 Uhr bis 8:59 Uhr für jedes Segment der Straße gemittelt.
4 zeigt ein Histogramm der durchschnittlichen Fahrgeschwindigkeiten auf einem Segment für einen 15-minütigen Zeitraum an einem bestimmten Tag, wobei die Häufigkeitszahl auf der rechten Achse dargestellt ist. Außerdem wird eine Darstellung(die Linie über dem Histogramm) der kumulativen Wahrscheinlichkeit bereitgestellt, wobei die kumulative Wahrscheinlichkeit als Prozentsatz auf der linken Achse dargestellt ist. Das Histogramm repräsentiert historische Daten in dem Sinne, dass es sich nicht um aktuelle Daten handelt, sondern um Daten, die für denselben Zeitraum über sich wiederholende Tagesereignisse gesammelt wurden. Beispielsweise könnten sich die Daten auf den Zeitraum von 9:00 Uhr bis 9:15 Uhr an einem Montag in den letzten 2 Monaten beziehen. Die Daten sind daher nicht das direkte Ergebnis einer Rohdatenerfassung, die im Wesentlichen zum aktuellen Zeitpunkt stattfindet und tatsächliche Ereignisse auf dem Straßensegment beispielsweise innerhalb der letzten fünfzehn Minuten aufzeichnet. Die Daten können jedoch zur Vorhersage dessen verwendet werden, was auf dem Segment zum gegenwärtigen Zeitpunkt im Hinblick auf Muster im Verkehrsaufkommen und -verhalten geschehen könnte. Wie zu sehen ist, haben Fahrzeuge das Segment mit jeder Geschwindigkeit von 1 km/h bis 54 km/h durchquert. Für die Berechnung der Durchschnittsgeschwindigkeit gibt es mehrere Möglichkeiten: Verwendung des einfachen arithmetischen oder harmonischen Mittels oder Berechnung des Medians. Es hat sich jedoch gezeigt, wie nachfolgend, beispielsweise unter Bezugnahme auf 5, näher erläutert wird, dass eine Geschwindigkeit, die zwischen einem harmonischen Mittelwert und einem arithmetischen Mittelwert liegt und auch auf der typischen Verkehrssituation, d. h. der Schwere der Überlastung, auf dem Segment während des betreffenden Zeitraums basiert, eine bessere Darstellung der erwarteten Fahrgeschwindigkeit für ein Segment bereitstellen kann.
Das arithmetische Mittel der Geschwindigkeit V_a wird für einen Zeitraum aus den Durchschnittsgeschwindigkeiten für diesen Zeitraum nach der folgenden Gleichung berechnet: $V_{α} = \frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} v_{i}$
wobei:

v_i die i-te Durchschnittsgeschwindigkeit für das Segment und den Zeitraum ist; und
n die Anzahl der Durchschnittsgeschwindigkeiten für das Segment und den Zeitraum ist.

Die harmonische mittlere Geschwindigkeit V_h wird für einen Zeitraum aus den Durchschnittsgeschwindigkeiten für diesen Zeitraum nach der folgenden Gleichung berechnet: $V_{h} = n {(\sum_{i = 1}^{n} \frac{1}{v_{i}})}^{- 1}$
wobei:

v_i die i-te Durchschnittsgeschwindigkeit für das Segment und den Zeitraum; ist und
n die Anzahl der Durchschnittsgeschwindigkeiten für das Segment und den Zeitraum ist. Üblicherweise wird die Durchschnittsgeschwindigkeit für ein Segment als arithmetisches Mittel

5

Es hat sich jedoch gezeigt, dass die arithmetische Durchschnittsgeschwindigkeit in Zeiten hoher Überlastung (Rushhour) dazu neigt, die erwartete Geschwindigkeit zu überschätzen, d. h. die erwartete Geschwindigkeit ist zu optimistisch. Um dieses Problem zu überwinden, hat man erkannt, dass eine genauere erwartete (oder durchschnittliche) Geschwindigkeit für ein Segment während eines bestimmten Zeitraums als gewichteter Durchschnitt, beispielsweise als konvexe Kombination, zwischen der harmonischen Durchschnittsgeschwindigkeit (der unteren Grenze) und der arithmetischen Durchschnittsgeschwindigkeit (der oberen Grenze) bestimmt werden kann, wobei die Gewichtung auf einem Überlastungsparameter basiert, der die erwartete Schwere der Überlastung auf dem durch das Segment repräsentierten navigierbaren Element während des Zeitraums angibt. Genauer gesagt wird die erwartete Geschwindigkeit in Zeiträumen, die historisch gesehen eine geringe Überlastung aufweisen, in Richtung der arithmetischen Durchschnittsgeschwindigkeit gewichtet und in Zeiträumen, die historisch gesehen eine hohe Überlastung aufweisen, in Richtung der harmonischen Durchschnittsgeschwindigkeit gewichtet.
Der Überlastungsparameter wird anhand der oben beschriebenen Durchschnittsgeschwindigkeiten ermittelt, die für jeden Zeitraum gruppiert werden, so dass für jeden Zeitraum ein Überlastungsparameter aus historischen Daten ermittelt wird. Der Überlastungsparameter wird unter Verwendung einer freien Fließgeschwindigkeit für das Straßensegment bestimmt und basiert auf dem Anteil der Fahrzeuge der Gruppe, die eine niedrigere Durchschnittsgeschwindigkeit als die freie Fließgeschwindigkeit aufweisen, sowie auf der relativen Differenz zwischen der gemessenen Durchschnittsgeschwindigkeit und der freien Fließgeschwindigkeit für jedes Fahrzeug. Der Überlastungsparameter wird so bestimmt, dass der Einfluss einer gemessenen Geschwindigkeit auf den Überlastungsparameter zunimmt, je langsamer die gemessene Geschwindigkeit ist. So wird ein Fahrzeug, das das Straßensegment mit einer geringfügig langsameren Geschwindigkeit als der freien Fließgeschwindigkeit durchfährt, weniger Auswirkungen auf den Überlastungsparameter aufweisen als ein Fahrzeug, das das Straßensegment mit einer Geschwindigkeit durchfährt, die deutlich unter der freien Fließgeschwindigkeit liegt. Die freie Fließgeschwindigkeit für ein Straßensegment ist die Durchschnittsgeschwindigkeit, mit der das Segment in einem Zeitraum befahren wird, in dem der Einfluss anderer Fahrzeuge vernachlässigbar ist, beispielsweise in einer verkehrsarmen Zeit wie den Nacht- oder frühen Morgenstunden. Der Überlastungsparameter ist somit ein Maß, das die typische Verkehrssituation auf dem durch das jeweilige Segment repräsentierten Element widerspiegelt.
In weniger bevorzugten Ausführungsbeispielen kann der Überlastungsparameter auf Stauwahrscheinlichkeiten basieren, wie sie mit der in der WO 2014/001549 A1 beschriebenen Methode ermittelt werden, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hier aufgenommen wird. Angesichts der Art und Weise, wie solche Stauwahrscheinlichkeiten definiert sind, d. h. als die Anzahl der gemessenen Durchschnittsgeschwindigkeiten unterhalb einer definierten Stauschwellengeschwindigkeit im Verhältnis zu allen gemessenen Durchschnittsgeschwindigkeiten, hat sich gezeigt, dass die Stauwahrscheinlichkeit nahe Null ist, wenn die meisten Fahrzeuge eine Straße mit einer Geschwindigkeit überqueren, die etwas über der Stauschwellengeschwindigkeit, aber immer noch unter der freien Fließgeschwindigkeit liegt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass es in solchen Situationen vorteilhaft sein kann, sich bereits dem harmonischen Durchschnitt anzunähern.
Das System kann für die Durchführung von Schritt 204 des Vorgangs von 3 eingerichtet sein, wie in 6 gezeigt. Dieser Vorgang wird typischerweise auf einem Server realisiert. Das System kann so eingerichtet sein, dass in einem ersten Schritt 300 des Vorgangs auf die berechneten Durchschnittsgeschwindigkeiten zum Durchfahren von Straßensegmenten, gruppiert nach Zeiträumen (wie aus Positionsdaten ermittelt), aus einer Datenbank zugegriffen wird. Für jeden Zeitraum eines jeden Segments wird die arithmetische Durchschnittsgeschwindigkeit V_a (Schritt 302) und die harmonische Durchschnittsgeschwindigkeit V_h (Schritt 304) bestimmt. Das System kann so eingerichtet sein, dass dann in Schritt 306 ein Überlastungsparameter für jeden Zeitraum jedes Straßensegments berechnet wird. Dies kann eine Berechnung einer freien Fließgeschwindigkeit für jedes Straßensegment beinhalten, beispielsweise durch Bestimmung einer arithmetischen Durchschnittsgeschwindigkeit unter Verwendung der berechneten Durchschnittsgeschwindigkeiten für Zeiträume in der Nacht oder am frühen Morgen. Je höher der Wert des Überlastungsparameters in diesem Beispiel ist, desto größer ist die zu erwartende Überlastung auf der Straße, die das Segment repräsentiert. Das System kann so eingerichtet sein, dass als nächstes in Schritt 308 aus dem Überlastungsparameter für jeden Zeitraum und für jedes Segment ein Gewichtungsfaktor berechnet wird. Der Gewichtungsfaktor wird typischerweise basierend auf einer Exponentialfunktion bestimmt, so dass er einen Wert zwischen 0 und 1 annimmt, so dass: der Gewichtungsfaktor fast 0 ist für eine geringe Überlastungsschwere; und der Gewichtungsfaktor fast 1 ist für eine hohe Überlastungsschwere. In einem Beispiel wird der Gewichtungsfaktor w(x) : [0,∞[→ [0,1] nach folgender Gleichung berechnet: $w (x) = 1 - \frac{1}{e^{ƒ (x) + 1}}$
wobei:

f (x) eine Funktion des Überlastungsparameters x ist, gegeben durch:

ƒ (x) = A (x - B)

x ein Überlastungsparameter ist;
A ein Abstimmungsfaktor ist (der die Steigung oder Steilheit der Funktion definiert); und
B ein Offset-Wert ist (der den Wert von x so definiert, dass w(x) = 0,5 gilt).

Wiederum Bezug nehmend auf 6 kann das System so eingerichtet sein, dass dann in Schritt 310 eine erwartete Fahrgeschwindigkeit V_e für jeden der kürzeren Zeiträume unter Verwendung der arithmetischen Durchschnittsgeschwindigkeit, der harmonischen Durchschnittsgeschwindigkeit und des Gewichtungsfaktors nach der folgenden Gleichung berechnet wird: $V_{e} = (1 - w (x)) V_{a} + w (x) V_{h}$
Natürlich können auch andere Gewichtungsfunktionen verwendet werden, so dass die erwartete Fahrgeschwindigkeit basierend auf der Stauwahrscheinlichkeit für den betreffenden Zeitraum und das betreffende Segment zwischen der harmonischen Durchschnittsgeschwindigkeit und der arithmetischen Durchschnittsgeschwindigkeit liegt.
Das System kann so eingerichtet sein, dass dann in Schritt 310 die erwartete Fahrgeschwindigkeit für die kürzere Zeit dem Segment zugeordnet wird.
Das System kann die oben genannten Schritte für jeden der Mehrzahl kürzerer Zeiträume innerhalb des längeren Zeitraums und für jedes der Segmente der elektronischen Karte durchführen. Die erwarteten Fahrgeschwindigkeiten für die Segmente der elektronischen Karte können dann gespeichert und/oder zur Verwendung ausgegeben werden.
Wiederum Bezug nehmend auf 3 werden für die zu verarbeitende Karte für jedes Segment der Straße auf der Karte 24 Durchschnittsgeschwindigkeiten generiert; eine Durchschnittsgeschwindigkeit für jede vorbestimmte Zeitspanne von einer Stunde. Die Durchschnittsgeschwindigkeit ist die erwartete Fahrgeschwindigkeit V_e, die oben angegeben ist. Es ist ersichtlich, dass sich bei einer anderen Dauer des Zeitraums eine andere Anzahl von Durchschnittsgeschwindigkeiten ergeben wird. Es ist ersichtlich, dass tatsächlich nicht alle Straßensegmente notwendigerweise eine ihnen zugewiesene Durchschnittsgeschwindigkeit für jeden Zeitraum aufweisen, da einige Straßen nur selten befahren werden, insbesondere zu ungünstigen Zeiten, wie beispielsweise in den frühen Morgenstunden.
Das System kann jedoch auch so eingerichtet sein, dass vor Verwendung der Durchschnittsgeschwindigkeiten pro Segment in Schritt 206 Qualitätsprüfungen durchgeführt werden. In diesem Ausführungsbeispiel stellt diese Prüfung sicher, dass mehr als eine vorbestimmte Anzahl von zugewiesenen Zeiten verwendet wurde, um die Durchschnittsgeschwindigkeit pro Segment zu erzeugen. Ist dies nicht der Fall, wird die Durchschnittsgeschwindigkeit pro Segment für die weitere Verarbeitung verworfen, so dass für dieses Segment eine Lücke bei einem oder mehreren Zeiträumen verbleibt. In einigen Ausführungsbeispielen wird der Durchschnitt verworfen, wenn weniger als 5 Werte zur Bildung dieses Durchschnitts herangezogen wurden. In anderen Ausführungsbeispielen können natürlich auch andere Werte verwendet werden, beispielsweise 2, 3, 4, 6, 7, 8, 10, 20 oder mehr oder jeder Wert dazwischen. Außerdem wird eine weitere Prüfung der Qualität des Durchschnitts durchgeführt, und für jeden Durchschnitt wird die Standardabweichung des Durchschnitts durch die Quadratwurzel aus der Anzahl der Datenwerte geteilt, aus denen der Durchschnitt für dieses Segment für diesen Zeitraum gebildet wurde. Liegt das Ergebnis dieser Berechnung außerhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts, wird dieser Durchschnitt erneut verworfen, so dass für dieses Segment in diesem Zeitraum eine Lücke verbleibt.
Weitere Qualitätsprüfungen können implementiert werden, um Durchschnittswerte aus folgenden Gründen zu verwerfen: ob die Abweichung in den Daten einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet; Vorhandensein von mehr als einer vorbestimmten Anzahl von Ausreißern, die über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt. Dem Fachmann wird solche statistischen Methoden zur Sicherung der Datenqualität kennen.
Der Satz von Durchschnittswerten für ein bestimmtes Segment kann als ein gemessenes Geschwindigkeitsprofil für dieses Segment betrachtet werden.
Der Fachmann wird verstehen, dass, wenn ein gemessenes Geschwindigkeitsprofil für ein Segment nur wenige fehlende Geschwindigkeitswerte aufweist (d. h. alle oder zumindest die Mehrheit der vorgegebenen Zeiträume einen Wert haben), dieses Segment verarbeitet werden kann und die fehlenden Werte daher maskiert. Mit zunehmender Anzahl fehlender Segmente nimmt die Qualität der resultierenden Gruppierung ab. Wie viele fehlende Zeitabschnitte zulässig sind, ist also eine Qualitätsentscheidung und muss von Fall zu Fall geprüft werden. Die ausschließliche Verwendung qualitativ hochwertiger, vollständiger Daten kann dazu führen, dass Straßensegmente mit hohem Erfassungsgrad (d. h. wenigen fehlenden Zeiträumen), die in der Regel Autobahnen, Schnellstraßen und andere Straßen aufweisen, auf denen viele Menschen unterwegs sind, zu stark gewichtet werden. Eine zu geringe Anforderung (d. h. Gruppierung von Straßensegmenten, die zu viele fehlende Zeiträume aufweisen) führt zu unrealistischen Gruppierungen und ungenauen Analysen.
Jeder Durchschnittswert, der diese Qualitätsprüfungen besteht, gilt als vertrauenswürdig und wird für die weitere Verarbeitung freigegeben. Das System kann so eingerichtet sein, dass in Schritt 208 eine Bewertung der Gesamtabdeckung der Durchschnittsgeschwindigkeiten pro Straßensegment vorgenommen wird. Ist die Abdeckung mit vertrauenswürdigen Durchschnittswerten hoch genug, werden die Kartendaten zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet. Liegt der Abdeckungsgrad jedoch unter einem vorgegebenen Schwellenwert, wird die Karte von der weiteren Verarbeitung ausgeschlossen, 210. Akzeptable Karten werden zur Gruppierung gemäß Schritt 212 der 3 weitergeleitet, wie unter Bezugnahme auf 7 näher beschrieben.
Eine solche Gruppierung zielt darauf ab, automatisch oder halbautomatisch regelmäßige Geschwindigkeitsprofile zu extrahieren. Wie später erläutert wird, kann eine erhebliche Datenkompression erreicht werden, wenn davon ausgegangen wird, dass Straßen einer ähnlichen Klasse ein ähnliches Geschwindigkeitsprofil aufweisen können. Beispielsweise kann die Geschwindigkeit um 10 Uhr an einem Sonntagmorgen für ein erstes Segment einer Straße ähnlich sein wie die Geschwindigkeit zur gleichen Zeit für ein zweites Segment einer Straße. Wenn sich diese Ähnlichkeit für diese Straßensegmente zu anderen Zeiten wiederholt, kann davon ausgegangen werden, dass das Geschwindigkeitsprofil für das erste und das zweite Segment durch das gleiche Geschwindigkeitsprofil des zweiten Segments repräsentiert wird. Die Gruppierung, wie sie jetzt definiert ist, zielt darauf ab, solche Ähnlichkeiten zu finden. Eine Normierung von Geschwindigkeitsprofilen, wie nachstehend erläutert, kann auch die Verwendung eines Geschwindigkeitsprofils für Straßen einer anderen Klasse ermöglichen.
Vor Ausführung der Gruppierung wird das gemessene Geschwindigkeitsprofil weiter verarbeitet, um die nächtlichen Zeiträume zusammenzufassen. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Durchschnittsgeschwindigkeiten zwischen 21:00 und 5:00 Uhr (d.h. 8 Zeiträume) gemittelt, und dieser Nachtdurchschnitt wird für jeden der 8 Zeiträume verwendet; d.h. das gemessene Geschwindigkeitsprofil wird modifiziert, um einen Teil davon durch modifizierte Werte für die Durchschnittsgeschwindigkeiten für einen oder mehrere vorbestimmte Zeiträume zu ersetzen, was ein Verwenden eines Durchschnitts der zu ersetzenden Geschwindigkeitsdurchschnitte als den modifizierten Wert für jeden der vorbestimmten Zeiträume aufweist. Somit weist jedes Geschwindigkeitsprofil ein flaches Geschwindigkeitsprofil zwischen 21:00 und 08:00 Uhr auf, das als freie Fließgeschwindigkeit des betreffenden Segments bezeichnet werden kann. Es kann davon ausgegangen werden, dass die freie Fließgeschwindigkeit die Geschwindigkeit repräsentiert, mit der ein Fahrzeug, im Allgemeinen ein Pkw, die Straße entlangfährt, und es ist häufig der Fall, dass die freie Fließgeschwindigkeit von der Geschwindigkeitsbegrenzung für dieses Segment abweicht. Die freie Fließgeschwindigkeit kann auch ungefähr der Höchstgeschwindigkeit für das betreffende Segment entsprechen. In einem ersten Schritt 400 werden die gemessenen Geschwindigkeitsprofile zwischen vorgegebenen Parametern normiert, um die Anzahl der Gruppierungen zu begrenzen. Eine solche Normierung kann nach einer Reihe von Kriterien durchgeführt werden. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt die Normierung anhand der freien Fließgeschwindigkeit, die für das Segment der Straße, dem der Durchschnitt zugeordnet ist, berechnet wurde. Die Durchschnittsgeschwindigkeit pro Segment, die an den Algorithmus zur Gruppierung weitergegeben wird, weist somit einen Wert zwischen 0 und 1 auf. In diesem Ausführungsbeispiel sind die vorgegebenen Parameter somit 0 und 1. Der Fachmann wird verstehen, dass auch andere Parameter möglich sind. Dies kann zu einer weiteren Datenkomprimierung beitragen, da das aus der Gruppierung resultierende Geschwindigkeitsprofil unabhängig von der Art der Straße ist und somit derselbe Satz von Geschwindigkeitsprofilen für Straßensegmente verwendet werden kann, die einen beliebigen Straßentyp aufweisen. Die von clustergenerierten Geschwindigkeitsprofile können auch als generierte Geschwindigkeitsprofile betrachtet werden.
Eine Verwendung der freien Fließgeschwindigkeiten während der Nachtzeit kann die Dimension der Gruppierung verringern, da es möglich sein kann, Geschwindigkeitswerte während der Nachtzeit zu vernachlässigen. In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Durchschnittsgeschwindigkeit oder das Tempolimit eines Segments als weiteres Kriterium für die Normierung verwendet werden.
So können Tage, die ein ähnliches Verkehrsverhalten aufweisen, durch die Verarbeitung mit einem Clusteralgorithmus in Gruppen zusammengefasst werden. Ist das erwartete Verkehrsverhalten unterschiedlich, sollte die Gruppierung unabhängig erfolgen. Ein Eingangsparameter für den Clusteralgorithmus ist die Anzahl der gewünschten Cluster, die typischerweise zwischen 10 und 70 für einen Wochentag liegt. Es gibt bekannte Methoden, um sich der optimalen Anzahl von Clustern anzunähern (beispielsweise Zuweisung einiger Qualitätsmaße und Vergrößerung/Verkleinerung der Anzahl von Clustern entsprechend ihrem Trend), die verwendet werden können, um festzustellen, ob das Ergebnis der Gruppierung akzeptabel ist.
In einem Ausführungsbeispiel kann das System so eingerichtet sein, dass der Clusteralgorithmus ausgeführt wird und so eingerichtet ist, dass er etwa 60 Cluster erzeugt (Schritt 402). In anderen Ausführungsbeispielen kann der Algorithmus so eingerichtet sein, dass er zunächst mehr oder weniger Cluster erzeugt. Die resultierenden Cluster werden dann verarbeitet, um festzustellen, ob die erzeugten Cluster zufriedenstellend sind: Sind einige der Cluster zu ähnlich (d. h. im Wesentlichen identisch)? Weisen einige der Cluster Unstimmigkeiten auf? Wenn es Probleme mit einem der Cluster gibt, wird der Algorithmus erneut ausgeführt, wobei der Vorgang darauf abzielt, weniger Cluster als bei der ersten Iteration zu erzeugen. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis eine zufriedenstellender Satz von Clustern ermittelt ist.
In einigen Ausführungsbeispielen kann das System so eingerichtet sein, dass es bei einer Prüfung, ob die Cluster zufriedenstellend sind, einen Schritt aufweist, in dem festgestellt wird, ob irgendeines der clustergenerierten Profile Frequenzen über einem vorgegebenen Schwellenwert enthält oder nicht. Das Vorhandensein solcher Frequenzen weist darauf hin, dass das clustergenerierte Geschwindigkeitsprofil eine zu hohe Änderungsrate aufweist (d. h. es kann eine Diskontinuität vorliegen) und bei Verwendung in einer Navigationsvorrichtung, die diese Daten zur Erstellung einer Route verwendet, zu Instabilität usw. führen kann.
Eine Prüfung, ob die Cluster zufriedenstellend sind oder nicht, kann auch den Schritt aufweisen, einen Vergleich zwischen mindestens einigen, und im Allgemeinen jedem, der clustergenerierten Geschwindigkeitsprofile durchzuführen. In einem besonderen Ausführungsbeispiel kann dies durch einen Kleinste-Quadrate-Vergleich erfolgen.
In einem Ausführungsbeispiel wird die Gruppierung durch eine Clusteranalyse durchgeführt, aber das System kann so eingerichtet sein, dass auch andere Methoden zur Klassenbildung verwendet werden können. Ein einfacher und effizienter Ansatz ist die so genannte k-means Clusteranalyse. Diese nicht-hierarchische Methode beginnt normalerweise mit k zufälligen Ausgangspunkten und verteilt die Klassenmitglieder nach einem minimaler-Fehler-Kriterium basierend auf einer gewählten Metrik neu. Der Algorithmus führt nur zu lokalen Minima, weshalb er für eine optimale Lösung mehrere Durchläufe aufweisen muss. Der Durchlauf mit den geringsten Fehlerschätzungen ergibt, was eine bevorzugte Lösung sein kann. Die Zentroide der endgültigen Cluster bilden die vordefinierten Cluster. In anderen Ausführungsbeispielen können auch andere Methoden der Gruppierung verwendet werden, die eine hierarchische Gruppierung und eine Fuzzy-Gruppierung aufweisen.
Einige Ausführungsbeispiele können weitere Gruppen hinzufügen, 404.. In einigen Ausführungsbeispielen kann beispielsweise eine flache Linie als Geschwindigkeitsprofil für Straßensegmente hinzugefügt werden, die keinen vertrauenswürdigen Trend aufweisen, beispielsweise aufgrund einer geringen Datenabdeckung oder aufgrund von verkehrsbedingten Problemen.
Das System kann so eingerichtet sein, dass in einem letzten Schritt 406 bei der Erstellung der clustergenerierten Geschwindigkeitsprofile die Gruppen zu einer variablen Zeitauflösung interpoliert werden. In einem Ausführungsbeispiel wird dies mit kubischen Splines durchgeführt, aber auch andere Methoden sind möglich, wie beispielsweise eine exponentielle Fitfunktion. Dem Fachmann sind auch ähnliche Methoden bekannt, die verwendet werden können.
Selbst wenn die Zeitauflösung, die bei der Clusteranalyse selbst verwendet wird, gröber ist als letztlich gewünscht, was der Fall sein kann, damit in einem bestimmten Zeitraum eine ausreichende Anzahl zuverlässiger Durchschnittsgeschwindigkeiten vorliegt, kann die Zeitauflösung nun geändert werden. Beispielsweise kann sie auf eine feinere Auflösung geändert werden, um den Anforderungen des Verwendungszwecks gerecht zu werden. Beispielsweise kann es von Vorteil sein, eine feinere Auflösung mit einem kontinuierlicheren Profil vorliegen zu haben, dies ist wünschenswert, um glattere Strecken bereitzustellen, die andernfalls bei einer zu groben Zeitauflösung an Zeitgrenzen „springen“ könnten. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die von clustergenerierten Profile so interpoliert, dass sie eine Auflösung von etwa 5-Minuten-Intervallen aufweisen, obwohl auch jeder andere Zeitraum verwendet werden kann. Ein solcher Zeitraum kann für die spätere Verarbeitung des clustergenerierten Geschwindigkeitsprofils günstig sein.
8 zeigt eine typische Ausgabe des Clusteralgorithmus für eine Karte, in der die eingegebenen Durchschnittsgeschwindigkeitswerte 16 unabhängige, clustergenerierte Geschwindigkeitsprofile aufwiesen. Für diese Karte kann nun jeder Straßenabschnitt eines der 16 clustergenerierten Geschwindigkeitsprofile aufweisen. Wenn in anderen Ausführungsbeispielen die Anzahl der Cluster variiert wird, ändert sich auch die Anzahl der möglichen Geschwindigkeitsprofile für ein beliebiges Segment der Straße.
Sobald ein geeigneter Satz von clustergenerierten Geschwindigkeitsprofilen bestimmt wurde - in diesem Ausführungsbeispiel wurden 16 erstellt -, werden diese einer oder mehreren Karten zugeordnet. Im Allgemeinen ist ein Satz von Geschwindigkeitsprofilen für die Karte, aus der er erstellt wurde, genauer, da das Verkehrsverhalten auf Straßen, die nicht in dieser Karte enthalten sind, anders sein kann. Deckt beispielsweise eine Karte ein einzelnes Land ab, so kann es sein, dass der Verkehr in einem anderen Land etwas anderen Mustern folgt.
In anderen Ausführungsbeispielen können die Geschwindigkeitsprofile jedoch einer Mehrzahl von Karten zugeordnet sein. Dies kann beispielsweise sinnvoll sein, wenn eine Karte einen Teil eines Landes abdeckt und/oder die Karte für eine Mehrzahl von Ländern verwendet werden soll.
Jedes Straßensegment auf der verarbeiteten Karte wird analysiert und kann eines der clustergenerierten Geschwindigkeitsprofile (wie in 8 dargestellt) aufweisen; dieser Vorgang wird in 9 beschrieben. Beginnend mit n = 1 wird das n^-te Segment verarbeitet, 500.
Es wird hier auf Geschwindigkeitsdaten Bezug genommen, die einem Segment zugeordnet sind. Der Fachmann wird verstehen, dass jedes Straßensegment durch Daten innerhalb der Kartendaten repräsentiert wird, die die Karte bereitstellen. In einigen Ausführungsbeispielen können solche Daten, die das Segment repräsentieren, eine Kennung aufweisen, die einen Verweis auf die Geschwindigkeitsdaten bereitstellt. Beispielsweise kann die Referenz einen Verweis auf ein generiertes Geschwindigkeitsprofil bereitstellen.
Es ist ersichtlich, dass es für Vorrichtungen, die die Karte verwenden, um genaue Routen zu erstellen, wünschenswert ist, dass jedes Straßensegment ein Geschwindigkeitsprofil aufweist, das einen hohen Vertrauensgrad hat (in einem ersten Schritt wird geprüft, ob das gemessene Geschwindigkeitsprofil geeignet ist). Wenn also die zuvor durchgeführte Qualitätsbewertung ergeben hat, dass das gemessene Geschwindigkeitsprofil die Qualitätskriterien nicht erfüllt, wird eine Rückfallstrategie angewandt, um das gemessene Geschwindigkeitsprofil durch Geschwindigkeitsdaten zu ersetzen, die sich bei der Verarbeitung durch eine Navigationsvorrichtung oder eine andere Vorrichtung wahrscheinlich besser für die Routenplanung eignen. Diese Fallback-Strategie wird in der WO 2009/053411 A1 näher beschrieben, deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Als Nächstes wird das einem Segment zugeordnete Geschwindigkeitsprofil (sei es ein gemessenes Geschwindigkeitsprofil oder ein durch Lückenfüllung eingefügter Durchschnittswert) auf eines der clustergenerierten Geschwindigkeitsprofile abgebildet, um die Kartendaten zu erzeugen, die von Navigationsvorrichtungen verwendet werden können. Dies kann unabhängig davon erfolgen, ob es sich bei den Geschwindigkeitsinformationen um ein gemessenes Geschwindigkeitsprofil oder einen Durchschnitt handelt, da das flache clustergenerierte Geschwindigkeitsprofil Nummer 15 vorhanden ist.
Das System kann so eingerichtet sein, dass in Schritt 502 das Geschwindigkeitsprofil unter Verwendung eines Kleinste-Quadrate-Vergleichs mit jedem der Geschwindigkeitsprofile in dem Satz von clustergenerierten Geschwindigkeitsprofilen verglichen wird. Nachdem diese 16 Vergleiche durchgeführt wurden, kann bestimmt werden, welches Geschwindigkeitsprofil aus dem Satz von 16 Profilen dem dem Straßensegment zugeordneten Geschwindigkeitsprofil am nächsten kommt, und in Schritt 504 wird ein Verweis auf das clustergenerierte Geschwindigkeitsprofil, das als am nächsten liegend erachtet wird, in den Kartendaten für dieses Straßensegment gespeichert. Ebenfalls in den Kartendaten für dieses Straßensegment gespeichert wird die freie Fließgeschwindigkeit für dieses Segment, die zuvor berechnet wurde.
Unter Verwendung der Referenz und der freien Fließgeschwindigkeit können also Informationen in den Kartendaten gespeichert werden, die Auskunft über die Durchschnittsgeschwindigkeiten für jedes Segment geben. Für häufig befahrene Segmente kann die bereitgestellte Durchschnittsgeschwindigkeit eine Approximation für den stündlichen Tagesdurchschnitt zwischen 9 und 17 Uhr aufweisen. Für weniger stark befahrene Segmente kann man sich die Durchschnittsgeschwindigkeit als Durchschnittsgeschwindigkeit vorstellen, die über alle Zeiträume gemittelt wird.
Das System kann so eingerichtet sein, dass dies so lange wiederholt wird, 506, bis jedes der Straßensegmente auf der Karte eines der 16 clustergenerierten Geschwindigkeitsprofile aufweist, die diesem zugeordnet sind.
10 zeigt ein Beispiel für ein einem Segment zugeordnetes Geschwindigkeitsprofil 600 nach dem in 3 dargestellten Vorgang. In der Darstellung sind auch die berechneten Werte des arithmetischen Mittels und des harmonischen Mittels für jeden Zeitabschnitt dargestellt.
Aus den vorstehenden Ausführungen ist ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung zumindest in bevorzugten Ausführungsbeispielen ein System bzw. eine Rechenvorrichtung bereitstellt, mit dem/der die erwartete Fahrgeschwindigkeiten genauer als bei herkömmlichen Ansätzen ermittelt werden können.
Der Fachmann weiß, dass eine Vorrichtung, die wie hier beschrieben eingerichtet ist, Hardware, Software, Firmware oder eine beliebige Kombination aus zwei oder mehreren dieser Elemente aufweisen kann.
Der Fachmann wird verstehen, dass sich der Begriff GPS-Daten auf Positionsdaten bezieht, die von einem globalen GPS-Positionierungssystem abgeleitet sind. Andere Positionsdaten können in ähnlicher Weise wie die hier beschriebenen Methoden verarbeitet werden. Daher kann der Begriff GPS-Daten durch den Ausdruck Positionsdaten ersetzt werden. Solche Positionsdaten könnten beispielsweise aus Positionsdaten abgeleitet werden, die aus dem Betrieb von Mobiltelefonen stammen, aus Daten, die an Mautschranken empfangen werden, aus Daten, die aus in Straßen eingebetteten Induktionsschleifen gewonnen werden, aus Daten, die aus Kennzeichenerkennungssystemen gewonnen werden, oder aus allen anderen geeigneten Daten.
Alle in dieser Beschreibung (einschließlich der beigefügten Ansprüche und der Zeichnungen) offenbarten Merkmale und/oder alle Mittel, die zur Durchführung der so offenbarten Verfahren oder Vorgänge verwendet werden, können in jeder beliebigen Kombination kombiniert werden, mit Ausnahme von Kombinationen, bei denen sich zumindest einige dieser Merkmale gegenseitig ausschließen.
Jedes in dieser Beschreibung (einschließlich aller beigefügten Ansprüche und Zeichnungen) offenbarte Merkmal kann durch alternative Merkmale ersetzt werden, die denselben, äquivalenten oder ähnlichen Zweck erfüllen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, ist jedes offenbartes Merkmal nur ein Beispiel einer allgemeinen Folge von äquivalenten oder ähnlichen Merkmalen.
Die Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten der vorgenannten Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Erfindung erstreckt sich auf jedes neue Merkmal oder jede neue Kombination der in dieser Beschreibung (einschließlich der beigefügten Ansprüche und der Zeichnungen) offenbarten Merkmale oder auf jedes neuartige Mittel oder jede neuartige Kombination der Mittel zur Durchführung eines so offenbaren Verfahrens oder Vorgangs. Die Ansprüche sind nicht so auszulegen, dass sie nur die vorstehend genannten Ausführungsbeispiele abdecken, sondern auch alle Ausführungsbeispiele, die in den Umfang der Ansprüche fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2009/053411 A1 [0020, 0051, 0114]
WO 2012/104392 A1 [0043]
WO 2014/001549 A1 [0086]

Claims

System zum Erzeugen einer erwarteten Fahrgeschwindigkeit entlang eines oder mehrerer navigierbarer Elemente eines navigierbaren Netzs innerhalb eines geographischen Gebiets, wobei jedes navigierbare Element durch ein Segment einer elektronischen Karte repräsentiert wird, wobei die elektronische Karte eine Mehrzahl von Segmenten aufweist, die das navigierbare Netz repräsentieren, wobei jedem der Segmente ein Überlastungsparameterwert zugeordnet ist, der eine erwartete Schwere einer Überlastung auf dem navigierbaren Element anzeigt, das durch das jeweilige Segment repräsentiert wird, wobei das System aufweist: Mittel (21) zum Gewinnen von Positionsdaten, die sich auf die Bewegung einer Mehrzahl von Vorrichtungen entlang eines navigierbaren Elements beziehen, das durch ein Segment der elektronischen Karte repräsentiert wird; Mittel (22), um unter Verwendung der Positionsdaten eine erste mittlere Fahrgeschwindigkeit und eine zweite, davon abweichende mittlere Fahrgeschwindigkeit für das Segment zu bestimmen, wobei die erste mittlere Fahrgeschwindigkeit auf einem arithmetischen Mittelwert basiert und die zweite mittlere Fahrgeschwindigkeit auf einem harmonischen Mittelwert oder einem geometrischen Mittelwert basiert, so dass die erste mittlere Fahrgeschwindigkeit größer ist als die zweite mittlere Fahrgeschwindigkeit; Mittel (23) zum Bestimmen einer erwarteten Fahrgeschwindigkeit für das Segment, wobei die erwartete Fahrgeschwindigkeit ein Wert zwischen der ersten mittleren Fahrgeschwindigkeit und der zweiten mittleren Fahrgeschwindigkeit ist, der basierend auf dem Überlastungsparameterwert für das Segment bestimmt wird, wobei die erwartete Fahrgeschwindigkeit basierend auf dem Überlastungsparameterwert so bestimmt wird, dass die erwartete Fahrgeschwindigkeit näher an der ersten mittleren Fahrgeschwindigkeit liegt, wenn der Überlastungsparameterwert anzeigt, dass die Überlastung weniger stark ist, und näher an der zweiten mittleren Fahrgeschwindigkeit liegt, wenn der Überlastungsparameterwert anzeigt, dass die Überlastung stärker ist; und Mittel (24) zum Zuordnen von Daten, die die ermittelte erwartete Fahrgeschwindigkeit anzeigen, zu dem Segment in der elektronischen Karte.
System nach Anspruch 1, das Mittel aufweist, um unter Verwendung der Positionsdaten den Überlastungsparameter für das Segment zu bestimmen.
System nach Anspruch 2, wobei jedem der Segmente der elektronischen Karte eine freie Fließgeschwindigkeit zugeordnet ist und wobei das System so eingerichtet ist, dass es den Überlastungsparameter für das Segment unter Verwendung der freien Fließgeschwindigkeit für das Segment bestimmt.
System nach Anspruch 3, wobei der Überlastungsparameter ein Maß ist, das beruht auf: dem Anteil der Vorrichtungen innerhalb eines Satzes, die eine gemessene Geschwindigkeit aufweisen, die kleiner ist als die freie Fließgeschwindigkeit; und der relativen Differenz für jede Vorrichtung innerhalb des Satzes zwischen der gemessenen Geschwindigkeit und der freien Fließgeschwindigkeit.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erwartete Fahrgeschwindigkeit als gewichteter Durchschnitt der ersten mittleren Fahrgeschwindigkeit und der zweiten mittleren Fahrgeschwindigkeit bestimmt wird, wobei eine Gewichtung für den gewichteten Durchschnitt basierend auf dem Wert des Überlastungsparameters bestimmt wird.
System nach Anspruch 5, wobei die Gewichtung unter Verwendung eines Gewichtungsfaktors erfolgt, wobei das System ferner Mittel zum Bestimmen des Gewichtungsfaktors unter Verwendung einer Exponentialfunktion mit dem Wert des Überlastungsparameters als Variable aufweist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine Bestimmung einer Mehrzahl von erwarteten Fahrgeschwindigkeiten für das Segment für jede einer Mehrzahl von vorbestimmten wiederkehrenden Zeiträumen aufweist, wobei die Mehrzahl von erwarteten Fahrgeschwindigkeiten ein gemessenes Geschwindigkeitsprofil für das Segment bildet.
System nach Anspruch 7, das Folgendes aufweist: Mittel zum Verarbeiten eines Satzes von gemessenen Geschwindigkeitsprofilen, die für eine Mehrzahl von Segmenten bestimmt wurden, unter Verwendung einer Gruppierungstechnik, um einen Satz von Standardgeschwindigkeitsprofilen zu erzeugen; Mittel, um für jedes Segment das gemessene Geschwindigkeitsprofil und jedes der Standardgeschwindigkeitsprofile zu vergleichen; Mittel zum Auswählen des Standardgeschwindigkeitsprofils, das dem gemessenen Geschwindigkeitsprofil basierend auf dem Vergleich am ähnlichsten ist, so dass das ausgewählte Standardgeschwindigkeitsprofil eine Approximation für das gemessene Geschwindigkeitsprofil bereitstellt; und Mittel zum Zuordnen des ausgewählten Standardgeschwindigkeitsprofils zu dem entsprechenden Segment in der elektronischen Karte.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das Mittel aufweist, um die Daten, die die ermittelte erwartete Fahrgeschwindigkeit für ein oder mehrere Segmente der elektronischen Karte anzeigen, einer Rechenvorrichtung bereitzustellen zur Verwendung bei mindestens einem der folgenden Vorgänge: Erzeugen einer Route durch das navigierbare Netz von einem Ausgangspunkt zu einem Ziel unter Verwendung der elektronischen Karte; und Bestimmen einer geschätzten Reisezeit zum Durchfahren einer durch das navigierbare Netz erzeugten Route von einem Ausgangspunkt zu einem Ziel unter Verwendung der elektronischen Karte.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das System einen Server und/oder eine Navigationsvorrichtung aufweist.
Computerprogrammprodukt, das Anweisungen aufweist, die, wenn sie von einer Rechenvorrichtung gelesen werden, die Rechenvorrichtung veranlassen, eine erwartete Fahrgeschwindigkeit entlang eines oder mehrerer navigierbarer Elemente eines navigierbaren Netzs innerhalb eines geographischen Gebiets zu erzeugen, wobei jedes navigierbare Element durch ein Segment einer elektronischen Karte repräsentiert wird, wobei die elektronische Karte eine Mehrzahl von Segmenten aufweist, die das navigierbare Netz repräsentieren, wobei jedem der Segmente ein Überlastungsparameterwert zugeordnet ist, der eine erwartete Schwere der Überlastung auf dem navigierbaren Element anzeigt, das durch das jeweilige Segment repräsentiert wird, wobei die Anweisungen die Rechenvorrichtung veranlassen, Folgendes vorzunehmen: Positionsdaten zu gewinnen, die sich auf die Bewegung einer Mehrzahl von Vorrichtungen entlang eines navigierbaren Elements beziehen, das durch ein Segment der elektronischen Karte repräsentiert wird; unter Verwendung der Positionsdaten eine erste mittlere Fahrgeschwindigkeit und eine zweite, davon abweichende mittlere Fahrgeschwindigkeit für das Segment zu bestimmen, wobei die erste mittlere Fahrgeschwindigkeit auf einem arithmetischen Mittelwert basiert und die zweite mittlere Fahrgeschwindigkeit auf einem harmonischen Mittelwert oder einem geometrischen Mittelwert basiert, so dass die erste mittlere Fahrgeschwindigkeit größer ist als die zweite mittlere Fahrgeschwindigkeit; Bestimmen einer erwarteten Fahrgeschwindigkeit für das Segment, wobei die erwartete Fahrgeschwindigkeit ein Wert zwischen der ersten mittleren Fahrgeschwindigkeit und der zweiten mittleren Fahrgeschwindigkeit ist, der basierend auf dem Überlastungsparameterwert für das Segment bestimmt wird, wobei die erwartete Fahrgeschwindigkeit basierend auf dem Überlastungsparameterwert so bestimmt wird, dass die erwartete Fahrgeschwindigkeit näher an der ersten mittleren Fahrgeschwindigkeit liegt, wenn der Überlastungsparameterwert anzeigt, dass die Überlastung weniger stark ist, und näher an der zweiten mittleren Fahrgeschwindigkeit liegt, wenn der Überlastungsparameterwert anzeigt, dass die Überlastung stärker ist; und dem Segment in der elektronischen Karte Daten zuzuordnen, die die ermittelte voraussichtliche Fahrgeschwindigkeit anzeigen.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 11, wobei die Anweisungen die Rechenvorrichtung veranlassen, unter Verwendung der Positionsdaten den Überlastungsparameter für das Segment zu bestimmen.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 12, wobei jedem der Segmente der elektronischen Karte eine freie Fließgeschwindigkeit zugeordnet ist, und wobei der Überlastungsparameter für das Segment unter Verwendung der freien Fließgeschwindigkeit für das Segment bestimmt wird.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 13, wobei der Überlastungsparameter ein Maß ist, das beruht auf: dem Anteil der Vorrichtungen innerhalb eines Satzes, die eine gemessene Geschwindigkeit aufweisen, die geringer ist als die freie Fließgeschwindigkeit; und der relativen Differenz für jede Vorrichtung innerhalb des Satzes zwischen der gemessenen Geschwindigkeit und der freien Fließgeschwindigkeit.
Computerprogrammprodukt nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die erwartete Fahrgeschwindigkeit als gewichteter Durchschnitt der ersten mittleren Fahrgeschwindigkeit und der zweiten mittleren Fahrgeschwindigkeit bestimmt wird, wobei eine Gewichtung für den gewichteten Durchschnitt basierend auf dem Wert des Überlastungsparameters bestimmt wird.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 15, wobei die Gewichtung unter Verwendung eines Gewichtungsfaktors erfolgt, wobei die Anweisungen ferner die Rechenvorrichtung veranlassen, den Gewichtungsfaktor unter Verwendung einer Exponentialfunktion mit dem Wert des Überlastungsparameters als Variable zu bestimmen.
Computerprogrammprodukt nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die Anweisungen die Rechenvorrichtung veranlassen, eine Mehrzahl von erwarteten Fahrgeschwindigkeiten für das Segment für jede einer Mehrzahl von vorbestimmten wiederkehrenden Zeiträumen zu bestimmen, wobei die Mehrzahl von erwarteten Fahrgeschwindigkeiten ein gemessenes Geschwindigkeitsprofil für das Segment bildet.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 17, das Anweisungen aufweist, um die Rechenvorrichtung zu veranlassen: einen für eine Mehrzahl von Segmenten ermittelten Satz von gemessenen Geschwindigkeitsprofilen unter Verwendung eines Gruppierungs-Computerprogrammprodukts zu verarbeiten, um einen Satz von Standardgeschwindigkeitsprofilen zu erzeugen; für jedes Segment das gemessene Geschwindigkeitsprofil mit jedem der Standardgeschwindigkeitsprofile vergleichen; das Standardgeschwindigkeitsprofil auswählen, das dem gemessenen Geschwindigkeitsprofil basierend auf dem Vergleich am ähnlichsten ist, so dass das ausgewählte Standardgeschwindigkeitsprofil eine Approximation für das gemessene Geschwindigkeitsprofil bereitstellt; und das ausgewählte Standardgeschwindigkeitsprofil dem entsprechenden Segment in der elektronischen Karte zuordnen.
Computerprogrammprodukt nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei die Anweisungen die Rechenvorrichtung veranlassen, die Daten, die die ermittelte erwartete Fahrgeschwindigkeit für ein oder mehrere Segmente der elektronischen Karte angeben, einer weiteren Rechenvorrichtung bereitzustellen zur Verwendung bei mindestens einem der folgenden Vorgänge: Erzeugen einer Route durch das navigierbare Netz von einem Ausgangspunkt zu einem Ziel unter Verwendung der elektronischen Karte; und Bestimmen einer geschätzten Reisezeit zum Durchfahren einer durch das navigierbare Netz erzeugten Route von einem Ausgangspunkt zu einem Ziel unter Verwendung der elektronischen Karte.
Nichtflüchtiges computerlesbares Medium, das das Computerprogrammprodukt nach einem der Ansprüche 11 bis 19 darin gespeichert hat.