DE10030932A1 - Verfahren zur Erzeugung, Prüfung, Ergänzung und/oder Aktualisierung von Straßenkartendaten - Google Patents

Abstract

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung, Prüfung, Ergänzung und/oder Aktualisierung von Straßenkartendaten wird während der Fahrt eines Fahrzeugs (10) die aktuelle Fahrzeugposition über ein Positionsbestimmungssystem (1) erfasst und in einem Speicher (2) abgelegt. Aus dem Speicher (2) können die gemessenen Trajektorien in mindestens eine Datenbank (4) übertragen werden. Eine Datenverarbeitungseinheit (5) wertet die gemessenen Positionsdaten aus und erzeugt, prüft, ergänzt oder aktualisiert hiermit eine digitalisierte Straßenkarte (6). Vorzugsweise werden in der Datenbank (4) Positionsmessungen mehrerer Fahrzeuge zusammengeführt und dann einer statischen Auswertung unterzogen. Die überarbeitete Straßenkarte kann über einen Übertragungsweg (8) einem Benutzer (9) der Straßenkarte wieder zur Verfügung gestellt werden.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung, Prüfung, Ergänzung und/oder Aktualisierung von Straßenkartendaten.

Stand der Technik

Mit dem zunehmenden Einsatz von elektronischen Navigationssystemen gewinnen auch digitalisierte Straßenkarten, von denen derartige Navigati­ onssysteme Gebrauch machen, an Bedeutung. Die Erstellung und Aktua­ lisierung digitalisierter Straßenkarten ist dabei derzeit noch sehr kostenin­ tensiv, und die erreichte Präzision der Karten ist für zukünftige Einsatz­ zwecke wie intelligente Vorhersagesysteme (Intelligent Predictive Systems IPS) oder eine automatische Fahrzeugsteuerung (Automatic Cruise Con­ trol ACC) unzureichend. Darüber hinaus sind einige der von solchen An­ wendungen benötigte Daten noch nicht in den digitalen Karten enthalten. Hierzu gehört zum Beispiel die Höhe der Straßen über dem Meeresspiegel oder die Anzahl von Fahrspuren sowie deren Position und Breite.

Des weiteren kann es vorkommen, dass eine Straße nicht korrekt digitali­ siert ist. Dies kann aufgrund eines systematischen Versatzes, eines Feh­ lers in den originalen Dokumenten oder anderer Ursachen der Fall sein. Ebenso kann sich eine Straße durch Bauarbeiten, Ausbesserungen oder eine neue Straßenführung gegenüber den digitalisierten Karten verändert haben. Bis derartige Veränderungen in einer aktualisierten Ausgabe der Straßenkarten erfasst sind, kann es unter Umständen einige Jahre dau­ ern.

Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Erzeugung, Ergänzung und/oder Aktualisierung von Stra­ ßenkartendaten bereitzustellen, welches in kostengünstiger Weise eine hohe Zuverlässigkeit, einen hohen Informationsgehalt und eine hohe Ak­ tualität der Daten gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteil­ hafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Position eines Fahr­ zeugs, vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs, während der Fahrt gemessen und aufgezeichnet wird, und dass auf der Basis der so gemessenen Posi­ tionsdaten die Straßenkartendaten erzeugt, geprüft, ergänzt und/oder ak­ tualisiert werden. Das Verfahren nutzt demnach aus, dass sich Kraftfahr­ zeuge während ihres üblichen Einsatzes ständig entlang der in den Stra­ ßenkarten erfassten Routen bewegen und die Straßenführung somit in der Realität nachverfolgen. Durch die kontinuierliche oder in Zeitintervallen erfolgende Messung der Position eines Kraftfahrzeugs können somit Messpunkte entlang einer Straße gewonnen werden, mit deren Hilfe Stra­ ßenkartendaten unbekannter Gebiete erzeugt und bereits erfasste Stra­ ßenführungen überprüft beziehungsweise aktualisiert werden können. Voraussetzung hierfür ist, dass die Position des eingesetzten Fahrzeugs mit hinreichender Genauigkeit gemessen werden kann. Diesbezüglich kann jedoch in zunehmendem Maße auf kostengünstige und breit einge­ setzte Positionsbestimmungsverfahren zurückgegriffen werden. Hier ist in erster Linie das Global Positioning System GPS zu nennen, dessen Präzi­ sion zusätzlich durch das sogenannte differentielle GPS erhöht werden kann. Bei letzterem werden die von den Betreibern des GPS gezielt ein­ gestreuten Ungenauigkeiten durch einen Vergleich der Signale mit be­ kannten Positionen von Bodenstationen bestimmt und den Benutzern so­ mit Daten höherer Präzision zur Verfügung gestellt. GPS-Empfänger sind in der Regel in Navigationssystemen von Kraftfahrzeugen enthalten und können leicht auf die höhere Präzision eines differentiellen GPS- Empfängers aufgerüstet werden. Auf diese Weise kann ein funktionsfähi­ ges Positionsbestimmungssystem ausreichender Präzision geschaffen werden, welches sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens eignet.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat somit den Vorteil, dass ohnehin vorhandene Systeme und ohnehin durchgeführte Fahrten ausgenutzt wer­ den, um hieraus wertvolle Informationen für Straßenkartendaten zu ge­ winnen. Dabei ist es denkbar, dass die Messdaten von Nutzern der Navi­ gationssysteme beziehungsweise Straßenkartendaten zur Verfügung ge­ stellt werden und dass diese im Gegenzug hierfür kostenlose bezie­ hungsweise kostengünstige Aktualisierungen der Straßenkarten erhalten. Weiterhin kann auch die Höhe der Straße über dem Meeresspiegel erfasst werden, so dass den Straßenkartendaten eine bisher nicht berücksichtigte Information hinzugefügt werden kann.

Vorzugsweise werden die Positionsdaten, die zur Erzeugung, Prüfung, Ergänzung und/oder Aktualisierung von Straßenkartendaten verwendet werden, mit Hilfe mehrerer Fahrzeuge redundant erfasst und dann stati­ stisch ausgewertet. Durch die Beobachtung zahlreicher Trajektorien für denselben Straßenabschnitt kann die Präzision der hieraus gewonnenen Information erheblich gesteigert werden. Messungenauigkeiten der Ein­ zelmessungen lassen sich durch statistische Verfahren wie insbesondere eine Mittelwertbildung reduzieren. Auch ist es möglich, die einzelnen Fahrspuren einer Straße aufgrund der Muster, welche durch die Beob­ achtung einer großen Zahl von Fahrzeugen gewonnen werden, zu unter­ scheiden und zu bestimmen. Durch die Beobachtung mehrerer Fahrzeuge können auch Fehler in den ursprünglichen Straßenkartendaten oder ver­ änderte beziehungsweise neue Straßen erkannt werden. Die Beobach­ tung einer größeren Anzahl von Fahrzeugen liefert hierbei die notwendige Sicherheit dafür, dass es sich bei Abweichungen der gemessenen Positi­ onsdaten von der vorhandenen Straßenkarte nicht um Messfehler, son­ dem um die richtige Wiedergabe des tatsächlichen Straßenverlaufes han­ delt. Ferner ist es denkbar, dass durch zusätzliche Sensoren wie zum Bei­ spiel eine Kamera, die eine Information über die Lage des Straßenrandes liefert, und durch Datenfusionstechniken die Erkennungsquoten verbes­ sert werden können.

Die erfassten Positionsdaten werden vor ihrer Verwendung vorzugsweise einer Fehler- und Plausibilitätskontrolle unterworfen. Durch entsprechende Filtermechanismen können fehlerhafte Daten aussortiert werden, so dass sie sich nicht in einer fehlerhaften Veränderung von Straßenkartendaten niederschlagen.

Die Positionsdaten entlang der Trajektorie eines Fahrzeugs können auf geeigneten Speichermedien wie zum Beispiel einer DVD-RAM aufge­ zeichnet werden. Sie können dann zur Auswertung einer zentralen Daten­ basis übermittelt werden. Es kann vorgesehen werden, dass die Positi­ onsdaten in Echtzeit oder gesammelte und dann periodisch oder nach Anfrage während der Fahrt mindestens zu einer Auswertungszentrale oder zu einem oder mehreren Fahrzeugen oder zu einer Auswertungszentrale im selben Fahrzeug oder nach Straßen-Balken übertragen werden. Vor­ zugsweise werden die Positionsdaten in Echtzeit drahtlos an eine Aus­ wertungszentrale übertragen. Dabei ist natürlich sicherzustellen, dass in der Auswertezentrale die Vertraulichkeit der Daten gewährleistet ist. Ins­ besondere können die Daten anonym erfasst und verarbeitet werden, da es für die Bearbeitung von Straßenkartendaten nicht darauf ankommt, den Erzeuger der Daten zu kennen. In Echtzeit an eine Auswertungszentrale übermittelte Daten haben den Vorteil, dass aus ihnen aktuelle und sich schnell ändernde Informationen gewonnen werden können. Diese können dann auf anderem Wege wie zum Beispiel über den Verkehrsfunk ande­ ren Verkehrsteilnehmern zur Verfügung gestellt werden.

So kann insbesondere aus den in Echtzeit ermittelten Positionsdaten meh­ rerer Kraftfahrzeuge eine Verkehrszustandsinformation gewonnen werden. Zum Beispiel lässt sich ein erhöhtes Verkehrsaufkommen und damit die Gefahr einer Staubildung auf diese Weise feststellen, so dass frühzeitige Warnhinweise gegeben werden können.

Zusätzlich zu den rein räumlichen Positionsdaten können auch weitere Informationen sensorisch erfasst und einer Auswertungszentrale zur Ver­ fügung gestellt werden. Dabei kann es sich insbesondere um eine gemes­ sene Umgebungstemperatur handeln, welche verwendet werden kann, um eine Glatteisgefahr frühzeitig zu erkennen und andere Verkehrsteilnehmer zu warnen.

Weitere Informationen, die aus den gemessenen Positionsdaten gewon­ nen werden können, sind die Lage der Mittellinie einer Straße, die Lage der Mittellinien und/oder die Anzahlen der Fahrspuren einer Straße, der Höhenverlauf einer Straße, die gefahrene Durchschnittsgeschwindigkeit auf einem Straßenabschnitt, wobei diese unter Umständen noch nach Ta­ geszeiten und/oder Verkehrsaufkommen differenziert erfasst werden kann, die Verkehrsbelastung von Straßen, die Lage von zulässigen Wende­ punkten auf der Straße und dergleichen mehr. Mit dem erfindungsgemä­ ßen Verfahren werden somit die in großer Zahl auf dem Straßennetz un­ terwegs befindlichen Kraftfahrzeuge als Sonden dazu ausgenutzt, um zahlreiche wertvolle Informationen über das Straßennetz und seine Nut­ zung zu gewinnen. Hierdurch können übliche Straßenkartendaten erzeugt, um neue Straßen und/oder neue Informationen (zum Beispiel den Höhen­ verlauf der Straßen) ergänzt sowie ständig aktualisiert werden.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Im folgenden wird die Erfindung mit Hilfe einer Figur beispielhaft erläutert.

Die einzige Figur zeigt schematisch die Elemente, weiche zur Durchfüh­ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung, Ergänzung und/oder Aktualisierung von Straßenkartendaten benötigt werden. In einem Fahrzeug 10 ist ein Positionsbestimmungssystem 1 angeordnet, wel­ ches die aktuelle Position des Fahrzeugs messen kann. Bei dem Positi­ onsbestimmungssystem kann es sich zum Beispiel um ein differentielles GPS (Global Positioning System), ein RTK-GPS (Real-Time Kinematic GPS), ein Navigationssystem oder dergleichen handeln. Aktuelle differen­ tielle GPS-Empfänger erzeugen Werte für Fahrzeugpositionen mit einer Rate von mehreren Mal pro Sekunde und mit einer Präzision von 3 bis 5 m. Dies reicht aus, um eine Trajektorie präzise genug zur Korrektur von Positionsfehlern in den Karten und zur Bestimmung der Spuren einer Straße aufzuzeichnen. Die gegenwärtigen differentiellen GPS-Empfänger liefern auch die Höhe mit ähnlicher Präzision. Dies erlaubt es, die Höhe an den Formpunkten beziehungsweise Kurvenpunkten, die den Straßenver­ lauf bestimmen, ebenfalls zu erfassen.

Das Positionsbestimmungssystem 1 speichert die in periodischen Inter­ vallen bestimmte Position des Fahrzeugs optional als Trajektorie in einem Speicher 2 ab. Bei dem Speicher kann es sich zum Beispiel um eine Fest­ platte, ein DVD-RAM oder dergleichen handeln.

Aus dem Speicher 2 werden die Positionsdaten über ein Übertragungs­ medium 3 an eine Datenbank 4 für Trajektorien übermittelt. Der Übertra­ gungsweg 3 ist vorzugsweise eine Funkübertragung in Echtzeit, zum Bei­ spiel unter Benutzung eines im Fahrzeug vorhandenen Mobiltelefons. Die Übertragung der Daten kann jedoch auch durch den physikalischen Transport des Aufzeichnungsmediums wie zum Beispiel einer DVD-RAM zur Datenbank 4 stattfinden.

Die Datenverarbeitung der in der Datenbank 4 gespeicherten Trajektorien kann prinzipiell bereits im Fahrzeug erfolgen, welches die Daten gewon­ nen hat. Vorzugsweise findet eine solche Verarbeitung jedoch in einer zentralen Auswertungszentrale 11 statt. Hierbei können Trajektorien von einer großen Anzahl von Fahrzeugen zusammengeführt und einer zusätz­ lichen statistischen Auswertung unterzogen werden. Die Verarbeitung der Daten erfolgt in einer Datenverarbeitungseinheit 5. Diese greift sowohl auf die gemessenen Trajektorien in der Datenbank 4 als auch eine bereits bestehende digitalisierte Straßenkarte 6 zu.

In der Datenverarbeitungseinheit 5 findet zunächst eine Filterung der Da­ ten statt. Eine Plausibilitätsprüfung und/oder eine Fehlergrenze sollte auf die extrahierten Daten angewendet werden, um die Gefahr von falsch in­ terpretierten Daten zu verringern.

Weiterhin können statistische Verfahren auf die Daten angewendet wer­ den, um wertvolle Information wie zum Beispiel den Höhenverlauf einer Straße zu extrahieren. Ebenso kann ein sogenanntes "data mining" vorge­ sehen werden. Die durch die Verarbeitungseinheit 5 extrahierte Informati­ on kann der Verlauf der Mittellinie der Straße, der Verlauf der Mittellinie einer jeden Spur der Straße, der Höhenverlauf dieser Mittellinien, der Mit­ telwert anderer gemessener Daten und dergleichen sein. Durch den Ein­ satz zusätzlicher Verfahren wie zum Beispiel Methoden der künstlichen Intelligenz können ferner Abschätzungen von Reisezeiten, Abschätzungen von Verkehrsbedingungen, optimale Pfade zu einem Ziel, häufig gewählte Reiserouten, zulässige Wendemanöver an Kreuzungen, Glatteisgefahr aufgrund gemessener Temperaturdaten und dergleichen gewonnen wer­ den.

Als Ergebnis der Datenverarbeitung verändert die Datenverarbeitungs­ einheit 5 den Inhalt der Straßenkarte 6, d. h. dieser wird ergänzt und/oder aktualisiert. Das Ergebnis der Datenverarbeitung wird ferner über einen Übertragungsweg 8 dem oder den Nutzern 9 wieder zur Verfügung ge­ stellt. Die Nutzer können zum Beispiel eine auf den neuesten Stand ge­ brachte Version der digitalisierten Karte 7 auf einem Datenträger wie zum Beispiel einer CD-ROM erwerben. Ebenso ist es denkbar, dass die aktua­ lisierten Straßenkartendaten auf einem drahtlosen Übertragungsweg 8 einem Benutzer 9 einer Straßenkarte 7 zur Verfügung gestellt werden.

Claims (8)

1. Verfahren zur Erzeugung, Prüfung, Ergänzung und/oder Aktuali­ sierung von Straßenkartendaten, dadurch gekennzeichnet, dass die Position eines Fahrzeugs (10) während der Fahrt gemessen und aufgezeichnet wird und dass auf der Basis der gemessenen Positionsdaten die Straßen­ kartendaten erzeugt, geprüft, ergänzt und/oder aktualisiert wer­ den.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsdaten zur Erzeugung, Prüfung, Ergänzung und/oder Aktualisierung von Straßenkarten­ daten mit Hilfe mehrerer Fahrzeuge redundant erfasst und dann statistisch ausgewertet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Positionsdaten einer Fehler- und Plausibilitätskontrolle unterworfen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Positionsdaten einer Filterung und/oder einer Datenreduktion unterworfen werden.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsdaten in Echtzeit oder gesammelte und dann periodisch oder nach Anfrage während der Fahrt mindestens zu einer Auswertungszentrale oder zu einem oder mehreren Fahrzeugen oder zu einer Auswertungszentrale im selben Fahrzeug oder nach Straßen-Balken übertragen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Positionsdaten mehrerer Fahrzeuge Verkehrszustandsinformationen ermittelt werden.

7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den Positionsdaten weitere Sensordaten wie insbesondere die Umgebungstemperatur erfasst und ausgewertet werden.

8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus den gemessenen Positions­ daten die Mittellinie der Straße, die Mittellinien und/oder die An­ zahl der Fahrspuren der Straße, die Höhe der Straße, die Durch­ schnittsgeschwindigkeit auf einem Straßenabschnitt, die Ver­ kehrsbelastung einer Straße und/oder zulässige Wendepunkte auf einer Straße ermittelt werden.