DE10114412C5

DE10114412C5 - Verfahren zur Erzeugung einer Straßennetzkarte sowie Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung von Fahrzeugsystemen in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE10114412C5
Application number: DE10114412A
Authority: DE
Inventors: Alejandro Vukotich
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2021-03-24
Also published as: DE10114412C1

Abstract

Vorrichtung zur Steuerung mindestens eines Fahrzeugsystems in einem Fahrzeug, umfassend:
– ein Navigationssystem (76) mit einer Datenbank, in der in elektronischer Form eine Straßennetzkarte abgelegt ist, wobei die einzelnen Straßenzüge durch Klotoiden repräsentiert sind;
– eine Ist-Positions-Bestimmungsvorrichtung (78) zur, Bestimmung der Ist-Position des Fahrzeugs innerhalb einer Klothoide; und
– eine Prädiktionsvorrichtung (86), die mit dem Navigationssystem (76) und der Ist-Positions-Bestimmungsvorrichtung (78) verbunden ist, zur Bestimmung des Verlaufs einer vor dem Fahrzeug liegenden Strecke, wobei die Prädiktionsvorrichtung (86) ausgelegt ist, die Klothoidenparameter zumindest für den Rest der aktuellen Klothoide zu ermitteln, und wobei die Prädiktionsvorrichtung (86) zur Übertragung des Ergebnisses der Prädiktionsvorrichtung (86) mit mindestens einem Fahrzeugsystem (92, 94, 96) verbunden ist,
daß das Ergebnis der Prädiktionsvorrichtung einen oder mehrere der folgenden Parameter umfaßt:
Statusinformation zur Erfassungsart des soeben vom Fahrzeug befahrenen Untergrunds; Gefahrenstelle; Aufenthaltsland; Fahrspuren in Fahrtrichtung; Fahrspuren entgegen der Fahrtrichtung; Kreuzungstyp; Anzahl Abfahrmöglichkeiten; Anzahl...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung von Fahrzeugsystemen in einem Fahrzeug, wobei das Fahrzeug ein Navigationssystem aufweist, in dem in elektronischer Form eine Straßennetzkarte abgelegt ist.
Aus der EP 0 730 736 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur Erzeugung einer Straßenkarte bekannt, wobei der Straßenverlauf jeweils im Sinne eines angenäherten Polygonzugs anhand einer Folge von Bestimmungspunkten definiert wird die durch ihre Koordinaten festgelegt und durch Geraden miteinander verbunden sind. Jede in die Straßennetzkarte aufzunehmende Straße wird dabei in disjunkte Sektionen aufgeteilt, die jeweils das Teilstück der Straße zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Verzweigungen der Straße repräsentieren.
Aus der WO 88/09916 ist bekannt, einen Straßenverlauf zwischen Kreuzungen so aus Geraden zusammenzusetzen, daß Abweichungen des resultierenden Graphen vom tatsächlichen Straßenverlauf vorgegebene Grenzwerte nicht überschreiten. Die EP 0 394 517 befaßt sich ebenfalls mit einem Fahrzeugnavigationssystem, bei dem die Straßenabschnitte als Koordinaten und deren Radien erfaßt werden. Schließlich ist aus der US-A-4 760 531 bekannt, eine Route in einzelne gerade Abschnitte zu zerlegen, die dann speicherbar sind.
Aus der DE 196 04 364 ist ein Verfahren zur Ermittlung einer Straßenkrümmung aus digital abgelegten Karteninformationen bekannt, wobei eine Kurve beispielsweise durch Klothoiden beschrieben sein kann.
Aus der nachveröffentlichten DE 199 49 698 ist ein Verfahren zur Erzeugung einer digitalen Fahrwege-Netzkarte mittels Klothoidendarstellung bekannt, wobei vorgeschlagen wird, die Klothoiden aus Bauzeichnungen der Straßenämter zu übernehmen.
Aus der US 6,029,173 ist ein Verfahren zum Erzeugen eines Datensatzes für ein Navigationssystem bekannt. Reale Straßenverläufe werden durch Bezierkurven angenähert dargestellt, bei deren eine Polynomgleichung verwandt wird. Entspricht die Bezierkurvendarstellung nicht der realen Kurve, innerhalb bestimmter Fehlertoleranzen, so werden zusätzliche Stützpunkte einbezogen, um die Genauigkeit zu erhöhen.
Aus der japanischen Offenlegungsschrift JP 6-259567 ist es bekannt in einem Datensatz sämtliche Abschnitte von Kurven durch Klothoiden darzustellen. Hierbei werden jeweils 4 Parameter für die Klothoiden ermittelt. Insgesamt erhält man so eine besonders glatte Darstellung des Kurvenverlaufs. Bei der Erzeugung des Datensatzes können jeweils zwei Klothoiden zu einer zusammengefaßt werden.
Die EP 1 045 224 A2 betrifft ein Verfahren zum Aktualisieren einer Verkehrswegenetzkarte und ein Kartengestütztes Verfahren zur Fahrzeugführungsinformationserzeugung. Eine lernende Karte besitzt hierzu eine Vorausschaufunktionalität. Aufgrund von zur Verfügung stehenden Informationen über vorausliegende Geländecharakteristika werden vorausschauende Fahrzeugsteuerungsmaßnahmen, wie Brems-, Beschleunigungs- und/oder Lenkmaßnahmen eingeleitet. Beispielsweise kann ein Assistent auch bei Erkennung einer Kurve je nach deren Krümmungsradius vorbereitend zu einer entsprechenden Gaspedalrücknahme oder Bremsung auffordern oder diese einleiten.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Steuerung mindestens eines Fahrzeugssystems in einem Fahrzeug bereitzustellen, wobei das Fahrzeug ein Navigationssystem aufweist, und bei dem die Datenmengen optimal reduziert sind.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1
Der Erfindung Liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine deutliche Reduktion der Daten bei der Erzeugung einer Straßennetzkarte ermöglicht wird, wenn zur Darstellung von Abschnitten eines Straßenzugs Klothoiden Anwendung finden. Bereits in der Ausgabe 1984 der "Richtlinien für die Anlage von Straßen (RAS), Teil: Linienführung (RAS-L), Abschnitt 1, "Elemente der Linienführung (RAS-L-1)", wird vorgegeben, daß bei der Planung von Straßen die Straßen anhand von Klothoiden konstruiert werden sollen, da dies die Steuerung des Fahrzeugs durch Kurven erleichtert. Insbesondere dient dies der Sicherheit und Unterstützung eines Fahrers beim Durchsteuern einer Kurve, da er mit keinen abrupten Wechseln des Kurvenradius konfrontiert wird. Trotz der 17 Jahre, in deren die genannte Richtlinie bereits existiert, wurde die grundsätzliche Idee der Klothoidendarstellung von Straßen bisher nicht für ein Navigationssystem aufgegriffen.
Unter einer Klothoide ist hierbei eine ebene Kurve zu verstehen, deren Krümmungsradius r in jedem Punkt ihrer Bogenlänge s vom Ursprung aus umgekehrt proportional ist: r = a2/s (a = constant).
Fahrzeugsysteme im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen Fahrzeugeinrichtungen, für die die Kenntnis der aktuellen Istposition des Fahrzeugs und/oder die Kenntnis der vorausliegenden Strecke von Interesse ist, beispielsweise eine automatische Lichtsteuerung, eine automatische Getriebesteuerung, eine automatische Motorsteuerung oder eine automatische Distanzregelung, d. h. ein intelligenter Tempomat, der das Fahrzeugtempo automatisch reduziert, wenn die vorgegebene Distanz zu einem vorausfahrenden Fahrzeug unterschritten wird.
In Anbetracht der Fahrzeuggeschwindigkeiten und der Möglichkeiten eines Fahrers, den Verlauf einer Fahrt zu ändern, müssen bei einem derartigen Verfahren zur Steuerung von Fahrzeugsystemen verhältnismäßig häufig entsprechende Informationssignale übertragen werden, beispielsweise in der Größenordnung von jeweils 150 ms. Verfahren aus dem Stand der Technik, die beispielsweise Polynomdarstellungen zur Beschreibung von Straßenzügen verwenden, erfordern stets die Berechnung eines neuen Polynoms, ausgehend von der Istposition eines Fahrzeugs innerhalb eines Streckenabschnitts, der durch ein Polynom beschrieben wurde. Insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten kann nicht sicher gestellt werden, daß bei derartigen, aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren der vor dem Fahrzeug liegende Streckenabschnitt rechtzeitig berechnet werden kann, um die Fahrzeugsysteme in entsprechender Weise anzusteuern.
Die Verwendung von Klothoiden hat den Vorteil, daß nach der erwähnten Richtlinie für die Anlage von Straßen der Krümmungsverlauf von Straßen linear geändert werden soll. Bei einer Beschreibung eines Streckenabschnitts durch eine Klothoide ist es nach Bestimmung der Istposition des Fahrzeugs innerhalb der Klothoide daher bei einer linearen Krümmungsänderung in einfachster Weise, insbesondere äußerst schnell, möglich, die Klothoidenparameter für den Rest der Klothoide, der noch vor dem Fahrzeug liegt, zu ermitteln, um die Fahrzeugsysteme in entsprechender Weise anzusteuern. Insofern kann eine kostengünstige Datenverarbeitunganlage zu diesem Zweck Anwendung finden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Bestimmung der Istposition in vorgebbaren Intervallen wiederholt, wobei die Intervalle definiert sein können als Funktion der Zeit, insbesondere durch konstante Zeitschritte, als Funktion der Wegstrecke, insbesondere durch konstante Wegstreckenabschnitte, oder als Funktion der Wegstrecke und der Anfangs- und/oder Endkrümmung der zugehörigen Klothoide, bzw. als Funktion der Zeit und der Anfangs- und/oder Endkrümmung der zugehörigen Klothoide. Bei den beiden letztgenannten Varianten kann die Istposition umso häufiger bestimmt werden, je kleiner ein Krümmungsradius ist oder je größer die Krümmungsänderung im Vergleich zum vorhergehenden Schritt ist.
Das Informationssignal, das an die erfindungsgemäße Steuervorrichtung übertragen wird, umfaßt einen oder mehrere der folgenden Parameter. Statusinformation zur Erfassungsart des soeben vom Fahrzeug befahrenen Untergrunds; Gefahrenstelle; Aufenthaltsland; Fahrspuren in Fahrtrichtung; Fahrspuren entgegen der Fahrtrichtung; Kreuzungstyp; Anzahl Abfahrmöglichkeiten; Anzahl Auffahrmöglichkeiten; Entfernung zur Kreuzung; Entfernung zu einem ersten Punkt in Fahrtrichtung, der einen vorgebbaren Krümmungsradius unterschreitet; absolute oder relative Zeit; wahrscheinlichster Weg, den das Fahrzeug in einem Kreuzungsbereich nehmen wird; innerorts oder außerorts; Unterführung; Straßenklasse.
Für verschiedene Fahrzeugsysteme können verschiedene dieser Parameter von Interesse sein, beispielsweise für die automatische Lichtsteuerung die Frage, ob sich das Fahrzeug vor einer Tunneleinfahrt oder einer Unterführungseinfahrt befindet, für die Getriebesteuerung, ob der Statusinformation zu entnehmen ist, ob der Fahrer offroad fährt, oder auf einer Straße einer bestimmten Straßenklasse (beispielsweise unbefestigte Straße oder Autobahn) usw.
Da sich einige der Parameter häufiger ändern als andere, umfaßt die Erfindung, die Parameter in Parameterklassen einzuteilen und im Informationssignal eine erste Parameterklasse klothoidenweise zuzuordnen und/oder eine zweite Parameterklasse mindestens zwei Klothoiden zuzuordnen und/oder eine dritte Parameterklasse mindestens vier Klothoiden zuzuordnen. Beispielsweise findet eine Änderung des Aufenthaltslands weniger häufig statt als eine Änderung der Straßenklasse und muß daher weniger oft im Informationssignal gesendet werden. Bei einer anderen, bevorzugten Ausführungsform werden die Aktualisierungen des Informationssignals ereignisgesteuert. Hierdurch wird die Übertragung noch häufiger aktualisierter Istpositionen bzw. Informationen zur Wegstrecke vor dem Fahrzeug ermöglicht, was eine präzisere Steuerung der Fahrzeugsysteme ermöglicht.
Bevorzugt wird die Anfangs- und/oder die Endkrümmung einer Klothoide Bit 8 Bit codiert, wobei der Wertebereich der Krümmungsradien vorzugsweise zwischen 1 m und 10000 m liegt. Durch diese Maßnahme kann sichergestellt werden, daß der Fehler für diese praxisrelevanten Krümmungsradien maximal 3,68% beträgt. Die Länge einer Klothoide wird bevorzugt mit 7 Bit codiert, wodurch sich bei einem Wertebereich von Klothoidenlängen vorzugsweise zwischen 0.5 m und 300 m ein maximaler Fehler von 5,17% ergibt.
Durch die Beschreibung der Straßenzüge mittels Klothoiden ist es möglich, das Informationssignal mindestens alle 500 ms, bevorzugt mindestens alle 250 ms, noch bevorzugter mindestens alle 150 ms, zu übertragen. Diese Maßnahme stellt sicher, daß eine genügend große Vorausschau selbst bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten ermöglicht wird und damit die entsprechenden Fahrzeugsysteme rechtzeitg angesteuert werden.
Hinsichtlich des Parameters des wahrscheinlichsten Wegs können logische Auswahlkriterien definiert sein; beispielsweise ein Fahrzeug fährt immer geradeaus; ein Fahrzeug fährt auf der höherrangigen Straße weiter oder biegt auf die höherrangige Straße ein; ein Fahrzeug befährt die Straße, die laut Routenplanung vorgegeben ist, und/oder ein Fahrzeug, das mit hoher Geschwindigkeit auf eine Kreuzung zufährt, fährt geradeaus über die Kreuzung.
Als Fahrzeugsysteme kommen in Betracht, insbesondere die automatische Lichtsteuerung, wobei hier die Änderung des Lichtwinkels der Scheinwerfer relativ zur Fahrzeugnormalen von Bedeutung ist, sowie die automatische Ansteuerung oder Verschwenkung von Zusatzleuchten. Weiterhin kann als Fahrzeugsystem eine automatische Getriebesteuerung in Betracht kommen, beispielsweise wenn erkannt wird, daß demnächst eine enge Kurve kommt, so daß kein Hochschalten in den nächsthöheren Gang mehr vorgenommen wird, sondern der aktuelle Gang beibehalten wird oder auf den nächstniedrigeren Gang heruntergeschaltet wird. Bei einer automatischen Distanzregelung, einem sogenannten intelligenten Tempomaten, kann die Distanz abhängig gemacht werden von der vor dem Fahrzeug liegenden Strecke. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung für weitere Fahrzeugsysteme wie für den Fachmann offensichtlich – von Bedeutung sein. Beispielhaft seien genannt die Klimaanlage und die Hifi-Anlage im Hinblick auf Tunnel.
Weitere, vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnung näher beschrieben. Es stellen dar:
1 in schematischer Darstellung zwei sich kreuzende Straßenzüge mit Stützstellen und Klothoiden;
2 eine schematische Darstellung eines Straßenverlaufs zur Erklärung des Begriffs Krümmungsradius;
3 in schematischer Darstellung sich kreuzende Straßenzüge zur Definition des Begriffs Kreuzung;
4 eine schematische Blockschaltbilddarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung von Fahrzeugsystemen;
5 eine graphische Darstellung des Wertebereichs bei einer Quantisierung von Krümmungsradien mit 8 Bit;
6 eine graphische Darstellung des Wertebereichs bei einer Quantisierung von Segmentlängen mit 7 Bit;
7 eine beispielhafte Darstellung des Krümmungsverlaufs entlang einer Wegstrecke s;
8 eine beispielhafte Darstellung des Aufbaus des Informationssignals;
9a, b, c eine beispielhafte Darstellung des Aufbaus von Geometriebotschaften im Informationssignal;
10 einen beispielhaften Streckenverlauf mit sich ändernden Attributen;
11 eine beispielhafte Darstellung des Aufbaus einer Attributbotschaft im Informationssignal;
12 eine Darstellung zur Erklärung des Begriffs Abstand zu einem Punkt, der einen vorgebbaren Krümmungsradius unterschreitet.
1 zeigt zwei sich kreuzende Straßenzüge 10, 12 mit beispielhaft darauf angeordneten Stützstellen 14 bis 34. Die Stützstellen 14 bis 34 können beispielsweise dadurch erzeugt werden, daß mit einem Fahrzeug eine reale Straße abgefahren wird und entsprechende Koordinaten aufgenommen werden; sie können jedoch auch anhand einer graphisch dargestellten Straßennetzkarte erzeugt werden. Die Stützstellen 14 bis 34 sind bevorzugt in Längen- und Breitengraden angegeben. Wie mit den durchgezogenen Ellipsen angedeutet, wird aus jeweils zwei aufeinanderfolgenden Stützstellen 14 bis 34 eine Klothoide berechnet. Die allgemeine Form von Klothoiden lautet: r = a2/s.wobei r der Krümmungsradius, s die Bogenlänge, das heißt die Länge der Klothoide, und a eine Konstante größer Null ist.
Es ergibt sich für die Krümmung:
wobei k = 1/r, k_a die Krümmung im Segmentanfang und s_o die Verschiebung in s-Achsenrichtung ist. Hierdurch lassen sich alle Segmenttypen beschreiben.
Bei bekannter Anfangs- und Endkrümmung sowie der Länge eines Segments ergibt sich folgender Zusammenhang zur Bestimmung des Krümmungsverlaufs:
wobei k_ai die Krümmung am Segmentanfang i, k_ei die Krümmung am Segmentende i und n die Segmentnummer ist.
Um eine möglichst kompakte Beschreibung eines Segments, das heißt einer Klothoide, zu erreichen, werden die Anfangskrümmung und die Endkrümmung einer Klothoide gewählt:
und die Länge des entsprechenden Segments d_n.
1 zeigt Klothoiden 36 bis 54. Die berechneten Parameter werden in einer Datenbank abgelegt, beispielsweise auf einer CD-Rom, die dann von einem Fahrzeug mitgeführt werden kann. Andererseits können die entsprechenden Daten auch, sofern ein entsprechender Anschluß im Fahrzeug vorhanden ist, auch der aktuellen Istposition des Fahrzeugs angepaßt, zugespielt werden, beispielsweise über einen drahtlosen Internetzugang.
Es kann ein maximal zulässiger Fehler für die Abweichung der berechneten Klothoide vom zugehörigen, realen Straßenzug vorgegeben werden. Wenn sich bei der Berechnung des tatsächlichen Fehlers herausstellt, daß der maximal zulässige Fehler überschritten ist, können Untersegmente gebildet werden, wobei dann die Klothoidenparameter für diese Untersegmente berechnet werden und die Fehlerprüfung wiederholt wird. Dies kann sich solange fortsetzen, bis der maximal zulässige Fehler unterschritten wird. Für den Fall, daß der tatsächliche Fehler den maximal zulässigen Fehler unterschreitet, können übergeordnete Segmente dadurch gebildet werden, daß bei drei aufeinanderfolgenden Stützstellen eines Straßenzuges die mittlere Stützstelle übersprungen wird und die neuen Klothoidenparameter für die zwei äußeren Stützstellen berechnet werden, oder daß beispielsweise, wie in 1 mit den Klothoiden 44 und 46 geschehen, diese zu einer übergeordneten Klothoide 56 zusammengefaßt werden. Für dieses übergeordnete Segment, das heißt für diese übergeordnete Klothoide 56, werden anschließend die Klothoidenparameter berechnet und die Fehlerprüfung wiederholt. Falls der tatsächliche Fehler den maximal zulässigen Fehler noch immer unterschreitet, kann die Bildung eines übergeordneten Segments wiederholt werden, solange bis der maximal zulässige Fehler überschritten wird, wobei dann die im vorletzten Schritt ermittelten Klothoidenparameter in einer Datenbank angelegt werden.
Beim Definieren von Stützstellen werden bevorzugt Stützstellen und damit Segmentenden an signifikanten Punkten eines Straßenzugs eingefügt, insbesondere an Kreuzungen, Übergängen, außerorts/innerorts und umgekehrt, Ländergrenzen, Unterführungen und Anfang und Ende eines Tunnels. Im vorliegenden Beispiel definiert die Stützstelle 30 die Kreuzung der Straßenzüge 10, 12.
2 zeigt ein Segment 58 eines Straßenzugs mit Krümmungsradius ∞ sowie ein weitere Segment 60 eines Straßenzuges mit einem Krümmungsradius von 100 Metern.
3 zeigt im herkömmlichen Sinn eine einzige Kreuzung, wobei im Sinn der Erfindung bei den Straßenzügen in 3 genau 3 Kreuzungen vorliegen, angegeben durch die Stützstellen 70, 72 und 74.
Auf der Basis einer derart erzeugten Straßennetzkarte kann ein Navigationssystem realisiert werden. Hierbei können die Daten auf einem Datenträger abgelegt sein, der beispielsweise in einem Fahrzeug mitgeführt werden kann. Sie können jedoch auch über drahtlose Kommunikation zugespielt werden. Die letzte Variante eignet sich vor allem für eine automatische Aktualisierung zeitlicher oder räumlicher Art.
Auf der Basis eines derartigen Navigationssystems lassen sich Fahrzeugsysteme in einem Fahrzeug steuern, wobei zunächst die Istposition des Fahrzeugs innerhalb einer Klothoide zu bestimmen ist. Hierzu kann ein GPS-(Global Positioning System)Empfänger verwendet werden, wobei unter Verwendung weiterer Fahrzeugsignale, beispielsweise Fahrzeuggeschwindigkeit und Gierrate, eine Koppelnavigation durchgeführt werden kann und somit die Istposition des Fahrzeugs auf der digitalen Karte ermittelt werden kann.
4 zeigt zu diesem Zweck ein Navigationssystem 76, das Daten an eine Istpositionsberechnungseinheit 78 zur Verfügung stellt, wobei letztere mit einem GPS-Empfänger 80, einem Geschwindigkeitsmesser 82 sowie einem Gierratensensor 80 verbunden ist. Der Istpositionsberechnungseinheit 78 wird über einem Timer 87 die relative oder absolute Zeit zur Verfügung gestellt. Als Zeit kann jedoch auch die GPS-Zeit verwendet werden.
Aus den von dem Navigationssystem 76 zur Verfügung gestellten Daten und dem Ergebnis der Istpositionsberechnung bestimmt eine Prädiktionsvorrichtung 86 den Straßenverlauf vor dem Fahrzeug. Das Ergebnis der Prädiktion wird an eine Steuereinheit 88 übertragen, die ein entsprechendes Informationssignal auf einen Datenbus 90 legt. Mit dem Datenbus 90 verbundene Fahrzeugsysteme, beispielsweise eine automatische Getriebesteuerung 92, eine automatische Distanzregelung 94, eine automatische Lichtsteuerung 96, verwerten den für sie relevanten Teil des Informationssignals und führen entsprechende Aktionen durch.
Die Bestimmung der Istposition kann in vorgebbaren Intervallen wiederholt werden; beispielsweise als Funktion der Zeit, insbesondere durch konstante Zeitschritte, als Funktion der Wegstrecke, insbesondere durch konstante Wegstreckenabschnitte, als Funktion der Wegstrecke und der Anfangs- und/oder Endkrümmung der zugehörigen Klothoide, bzw. als Funktion der Zeit und Anfangs- und/oder Endkrümmung der zugehörigen Klothoide.
Da der Datenbus 90 auch von anderen Einheiten verwendet wird, ist es wichtig, durch die erfindungsgemäße Steuerung von Fahrzeugsystemen den Datenverkehr auf den Datenbus 90 möglichst wenig zu beeinträchtigen. Dies gelingt dadurch, daß für die Kodierung von Krümmungen 8 Bit (plus ein Vorzeichenbit) zur Verfügung gestellt werden, wodurch sich bei einem Wertebereich zwischen 1 m und 10000 m ein maximaler Fehler von 3,678% ergibt. Bei der Darstellung in 5 sind auf der Abszisse die 256 Quantisierungsstufen angezeigt und auf der Ordinate die zugehörigen Krümmungen in 1/m. Die Klothoidenlängen, das heißt die Segmentlängen, werden für einen Wertebereich zwischen 0,5 und 300 m bevorzugt mit 7 Bit codiert, wobei der Fehler dann maximal 5,17% beträgt. In 6 sind auf der Abszisse die 128 Quantisierungsstufen angezeigt, auf der Ordinate die Segmentlänge in m.
In 7 ist der Krümmungsverlauf entlang einer Wegstrecke s dargestellt. Im Segment d₁ beträgt die Krümmung k = 0, das heißt, das Segment d₁ ist eine Gerade. Im Segment d₂ ist die Anfangskrümmung k_a2 = 0; die Endkrüm mung beträgt b. Im Klartext bedeutet dies, daß die Gerade durch eine lineare Änderung der Krümmung in einen Kurvenzug mit einer Krümmung b übergeht. Im Segment d₃ ist die Anfangskrümmung k_a3 gleich der Endkrümmung k_e3 gleich konstant gleich b, das bedeutet, daß in diesem Bereich der Streckenzug kreisförmig verläuft. Im Segment d₄ ändert sich die Krümmung von einer Anfangskrümmung k_a4 = b in eine Endkrümmung k_e4 = 0. Das heißt, der Krümmungsradius wird allmählich wieder größer, bis der Streckenverlauf am Ende des Segments d₄ wieder eine Gerade ist. Im Segment d₄ ist k_a5 = k_e5 = 0, das heißt d₅ ist eine Gerade. Im Segment d₅ ändert sich der Krümmungsverlauf von k_e5 = 0 schlagartig auf k_a6 = c, das bedeutet, daß eine scharfe Kurve vorliegt, beispielsweise eine Kreuzung, auf der abgebogen werden muß, und zwar in entgegengesetzte Richtung als bei der Krümmung b. Die Krümmung c bleibt über das Segment d₆ hin konstant; das bedeutet, daß der Straßenverlauf kreisförmig ist. Das Segment d₇ fängt mit einer Anfangskrümmung k_a7 = c an und endet mit einer Endkrümmung k_e7 = 0, das heißt, der Kurvenradius wird allmählich wieder größer, bis am Ende von d₇ wieder eine gerade Strecke vorliegt.
8 zeigt beispielhaft, wie sich das Informationssignal zusammensetzt. Es wird unterschieden in sogenannte Geometriebotschaften und Attributbotschaften. Jeweils drei Geometriebotschaften und eine Attributbotschaft werden zu einem Block zusammengefaßt. Sowohl Geometrie- als auch Attributbotschaften tragen, wie durch die Pfeile 98 bis 104 angedeutet, Botschaftsnummern. In 8 ist ein erster Botschaftsblock A und ein zweiter Botschaftsblock B dargestellt. Die Geometriebotschaft 1 betrifft ein erstes und zweites Segment, wobei das erste Segment bevorzugt den Rest der aktuellen Klothoide bezeichnet. Die Geometriebotschaften 2 und 3 betreffen ein drittes und viertes bzw. ein fünftes und sechstes Segment.
9a zeige den Aufbau der Geometriebotschaft 1: Auf die Botschaftsnummer folgt eine Statusinformation, die Angaben darüber enthält, ob das Navigationssystem funktioniert, ob sich das Fahrzeug offroad oder offmap befindet, ob sich das Fahrzeug im einem Streckenbereich befindet, der nicht volldigitalisiert erfaßt ist, bzw. ob sich das Fahrzeug im volldigitalisierten Bereich befindet. Anschließend wird eine Information zur Straßenklasse aufgenommen, beispielsweise Stadtstraße, Landstraße, Autobahn, Auf- und Abfahrt. Als nächstes folgt eine Angabe, ob sich das Fahrzeug innerorts oder außerorts befindet. Diesem folgt eine Angabe, ob eine Unterführung vorliegt. Es schließt sich an der wahrscheinlichste Weg (most likely path). Darauf folgen die Segmentlänge d, das Vorzeichen der Anfangskrümmung, die Anfangskrümmung, das Vorzeichen der Endkrümmung, die Endkrümmung und anschließend die entsprechenden Angaben für das Segment 2. 9b und 9c zeigen die entsprechenden Geometriebotschaften für das dritte und vierte bzw. das fünfte und sechste Segment. Beim Zusammenfassen von sechs Segmenten zu einem Block kann ein Vorausschaubereich von 1300 m erzielt werden. Bei einer Up-Date-Zeit von 600 ms für die vier Botschaften eines Blocks müssen diese somit alle 150 ms gesendet werden.
10 zeigt beispielhaft einen Streckenverlauf 106, der einen Übergang außerorts/innerorts und einen Übergang innerorts/außerorts umfaßt. Die Fahrzeugposition ist mit einem Pfeil 108 gekennzeichnet. Der dargestellte Streckenverlauf umfaßt ein erstes Segment 110, ein zweites Segment 112, ein drittes Segment 114 und ein viertes Segment 116. Die Ortschaft 118 ist schraffiert dargestellt.
Am Beginn 120 des Segments 110 werden die Attribute zu Segment 110 übertragen, am Beginn des Segments 112 die Attribute zu Segment 112, zum Beispiel Übergang außerorts/innerorts, am Beginn des Segments 114 die Attribute zu Segment 114, beispielsweise innerorts, und am Beginn des Segments 116 die Attribute zu Segment 116, beispielsweise Übergang innerorts/außerorts. Eine beispielhafte Attributbotschaft ist in 11 dargestellt. Auf die Botschaftsnummer folgt wiederum zunächst eine Statusinformation, wie bereits oben im Zusammenhang mit Geometriebotschaften erwähnt. Es schließt sich an eine Länderkennung, eine Information wieviel Fahrspuren in Fahrtrichtung verlaufen, wieviel Fahrspuren entgegen der Fahrtrichtung verlaufen, Angaben zum Kreuzungstyp, zur Anzahl der Abfahrtsmöglichkeiten, zur Anzahl der Auffahrmöglichkeiten sowie der Abstand zur nächsten Kreuzung. Im Hinblick auf manche Fahrzeugsysteme ist es von Bedeutung, wie weit entfernt man sich von einem Punkt in Fahrtrichtung befindet, der einen vordefinierten Radius unterschreitet. Sofern sich das Fahrzeug bereits in einer Kurve befindet, die diesen Radius unterschreitet, wird der Punkt übergeben, bei dem der Radius dann tatsächlich unterschritten wird. In diesem Zusammenhang wird auf 12 verwiesen, in der der Krümmungsverlauf k über einem Streckenverlauf s skizziert ist. Der vordefinierte Radius entspricht einer Krümmung k_Schwelle.. Zwischen Punkt 1 und Punkt 2 ändert sich die Krümmung linear, wobei am Punkt 3 k_Schwelle erreicht wird. Der Abstand von der gegenwärtigen Fahrzeugposition, die durch die Ordinate definiert ist, zum Punkt 3, ist der in 11 mit d_MinRadius bezeichnete Abstand. Daran schließt sich an das Vorzeichen einer Krümmung k_ind sowie die Krümmung k_ind, die in einer frei wählbaren Entfernung vor einem Fahrzeug vorliegt.
In der nachfolgenden Tabelle 1 sind Bestandteile des Informationssignals, die Relevanz bestimmter Bestandteile des Informationssignals für bestimmte Empfänger sowie die davon betroffene Empfängerfunktion dargestellt.

Claims

Vorrichtung zur Steuerung mindestens eines Fahrzeugsystems in einem Fahrzeug, umfassend: – ein Navigationssystem (76) mit einer Datenbank, in der in elektronischer Form eine Straßennetzkarte abgelegt ist, wobei die einzelnen Straßenzüge durch Klotoiden repräsentiert sind; – eine Ist-Positions-Bestimmungsvorrichtung (78) zur, Bestimmung der Ist-Position des Fahrzeugs innerhalb einer Klothoide; und – eine Prädiktionsvorrichtung (86), die mit dem Navigationssystem (76) und der Ist-Positions-Bestimmungsvorrichtung (78) verbunden ist, zur Bestimmung des Verlaufs einer vor dem Fahrzeug liegenden Strecke, wobei die Prädiktionsvorrichtung (86) ausgelegt ist, die Klothoidenparameter zumindest für den Rest der aktuellen Klothoide zu ermitteln, und wobei die Prädiktionsvorrichtung (86) zur Übertragung des Ergebnisses der Prädiktionsvorrichtung (86) mit mindestens einem Fahrzeugsystem (92, 94, 96) verbunden ist, daß das Ergebnis der Prädiktionsvorrichtung einen oder mehrere der folgenden Parameter umfaßt: Statusinformation zur Erfassungsart des soeben vom Fahrzeug befahrenen Untergrunds; Gefahrenstelle; Aufenthaltsland; Fahrspuren in Fahrtrichtung; Fahrspuren entgegen der Fahrtrichtung; Kreuzungstyp; Anzahl Abfahrmöglichkeiten; Anzahl Auffahrmöglichkeiten; Entfernung zur Kreuzung; Entfernung zu einem ersten Punkt in Fahrtrichtung, der einen vorgebbaren Krümmungsradius unterschreitet; absolute oder relative Zeit; wahrscheinlichster Weg, den das Fahrzeug in einem Kreuzungsbereich nehmen wird; innerorts oder außerorts; Unterführung; Straßenklasse, und daß die Parameter in Parameterklassen eingeteilt sind und im Ergebnis der Prädiktionsvorrichtung eine erste Parameterklasse klothoidenweise zugeordnet wird und/oder eine zweite Parameterklasse mindestens zwei Klothoiden zugeordnet wird und/oder eine dritte Parameterklasse mindestens vier Klothoiden zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Fahrzeugsystem zumindest folgende Fahrzeugeinrichtungen in Betracht kommen: – automatische Lichtsteuerung (96); – automatische Getriebesteuerung (92); – automatische Distanzregelung (94); – Klimaanlage; – Hifi-Anlage.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfangs- und/oder die Endkrümmung einer Klothoide mit 8 Bit codiert ist, wobei der Wertebereich der Krümmungsradien vorzugsweise zwischen 1 m und 10000 m liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge einer Klothoide mit 7 Bit codiert ist, wobei der Wertebereich der Klothoidenlängen vorzugsweise zwischen 0,5 m und 300 m liegt.