DE102004042176A1 - Fahrzeugnavigationsgerät zur Bestimmung einer optimierten Route - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugnavigationsgerät zur Bestimmung einer optimierten Route, das als On-board Gerät sowie auch als Off-board Gerät ausgebildet sein kann. Das Fahrzeugnavigationsgerät umfasst ein Positionsbestimmungsteil zur Bestimmung der Position des Fahrzeugs, eine zentrale Steuereinheit zur Steuerung des Fahrzeugnavigationsgeräts, einen Speicher zur Speicherung von Kartendaten, eine Bedienoberfläche zur Eingabe von Routendaten, wobei die zentrale Steuereinheit aus den eingegebenen Routendaten und den Kartendaten eine Route ermittelt,
und ein Kommunikationsteil, das mit einem Server über eine Datenanbindung kommuniziert. Weiterhin beschreibt die Erfindung eine Einrichtung und ein Verfahren zum Empfang von Verkehrssignaldaten von einem Server in einem Fahrzeugnavigationsgerät, wobei die zentrale Steuereinheit die empfangenen Verkehrssignaldaten zur Berechnung der optimierten Route verwendet.

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeugnavigationsgerät und System zur Bestimmung einer optimierten Route gemäß Anspruch 1 und 5 und auf ein Verfahren zur Fahrzeugnavigation gemäß Anspruch 4 und 8.
• Immer mehr Fahrzeuge sind mit Navigationsgeräten ausgestattet, die das Finden einer Route von einem Standort zu einem Zielort erleichtern. Diese Navigationsgeräte bestimmen die momentane Position des Fahrzeugs unter Zuhilfenahme eines GPS-Empfängers und das Endziel der Fahrt muss über eine Bedienoberfläche eingegeben werden. Aus diesen ermittelten und eingegebenen Daten sowie gespeicherten Kartendaten ermittelt das Navigationsgerät eine mögliche Route. Diese Route wird im Allgemeinen so berechnet, dass sie die kürzeste Verbindung zwischen dem Standort und dem Zielort darstellt, was aber nicht zwingendermaßen die schnellste oder praktischste Route ist.
• Manche Autofahrer sind dabei an Geschwindigkeit interessiert und würden deswegen eine Route mit z. B. weniger Ampelstopps vorziehen. Andere Autofahrer wiederum möchten ihren Spritverbrauch soweit wie möglich drosseln und sind deshalb an einer möglichst gleichbleibenden Geschwindigkeit interessiert. Manchmal wird auch versucht, die Abnutzung verschiedener verschleißanfälliger Autoteile so gering wie möglich zu halten, wie z.B. des Bremsblocks, der Gangschaltung und der Kupplung, weswegen ein konstantes Tempo vorzuziehen ist. Die Umfahrung von Stauungen vor Ampeln spielt hier auch eine Rolle. Stopand-go-Fahren zieht auch eine größere Umweltverschmutzung durch Abgasemissionen und Lärmbelästigung nach sich, die manche Autofahrer auch zu meiden versuchen. Außerdem versuchen die meisten Autofahrer auch ihr Unfallrisiko so gering wie möglich zu halten, was unter anderem durch eine gleichmäßigere Fahrweise ermöglicht werden kann.
• Die Offenlegungsschrift US 6,338,021 beschreibt ein System zur Ermittlung der optimalen Route, in dem Ampeln berücksichtigt werden. Es wird ermittelt, ob eine Kreuzung auf dem zuerst berechneten Weg Ampeln vorweist und wenn dies der Fall ist, wird eine Wartezeit bei der Routenberechnung mit berücksichtigt. Dies heißt, dass die benötigte Zeit für die berechnete Route genauer festgelegt werden kann.
• In der Offenlegungsschrift GB 2 271 420 wird ein Fahrzeugnavigationssystem beschrieben, das die Daten eines Radioverkehrsberichtskanals auswertet und in die Routenberechnung einfließen lässt. Das bedeutet, dass Staus in der Rechnung mit berücksichtigt werden können und deshalb die Fahrzeit genauer bestimmt werden kann.
• Die Offenlegungsschrift EP 0 738 410 beschreibt eine Steueranlage für vorfahrtberechtigten Verkehr, die auf GPS basiert. In diesem System werden Ampeln über einen Radiokanal benachrichtigt, wenn sich ein vorfahrtberechtigtes Fahrzeug, z.B. ein Krankenwagen oder ein Polizeiauto, der Ampel nähert. Die Ampel schaltet dann für dieses vorfahrtberechtigte Fahrzeug auf grün um.
• Bisher gibt es kein Fahrzeugnavigationsgerät, das eine Route noch weiter optimiert und an die besonderen Fahrwünsche des Fahrers anpassen kann.
• Aufgabe der Erfindung ist daher, ein On-board Fahrzeugnavigationsgerät und Off-board Fahrzeugnavigationssystem und die jeweils dazugehörigen Verfahren anzugeben, mit denen eine optimierte Route berechnet werden kann, die Wünsche bezüglich der Fahrweise des Fahrers berücksichtigt.
• Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche 1, 4, 5 und 8 gelöst. Dabei liegt der vorliegenden Erfindung die Idee zugrunde, dass das Fahrzeugnavigationssystem über eine Datenanbindung mit einem Server kommuniziert und von diesem Server Verkehrssignaldaten zur Routenberechnung empfängt.
• Dadurch, dass Verkehrssignaldaten zur Routenberechnung verwendet werden, kann eine den Wünschen des Fahrers Rechnung tragende bevorzugte Route berechnet werden. Dadurch, dass Verkehrssignaldaten zur Routenberechnung verwendet werden, ist es möglich, eine Route mit sowenig wie möglichen Stopps zu ermitteln, wodurch der Kraftstoffverbrauch gedrosselt werden kann.
• Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand mehrerer Unteransprüche.
• Vorzugsweise wird anhand der ermittelten optimierten Route und der Verkehrssignaldaten auch eine Sollgeschwindigkeit für das Fahrzeug ermittelt. Dies hat den Vorteil, dass dem Fahrer eine optimale Geschwindigkeit seines Fahrzeuges in Bezug auf die Ampelphasen vorgegeben wird, damit möglichst wenig vor den Ampeln angehalten werden muss.
• Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausgestaltungen wird die Erfindung im Folgenden näher erläutert. Ähnliche oder korrespondierende Einzelheiten sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugnavigationsgerätes,
• 2 ein Flussdiagramm für ein On-board Navigationssystem,
• 3 ein Flussdiagramm für ein Off-board Navigationssystem,
• 4 eine schematische Darstellung einer errechneten optimierten Route mit Informationen zur Kommunikation mit dem Server.
• 1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugnavigationsgerätes 1. Das Fahrzeugnavigationsgerät 1 umfasst eine Steuereinheit 2, die die anderen Teile zentral kontrolliert. Die Position des Fahrzeugs wird durch ein GPS-Positionsbestimmungsteil 3 bestimmt. Die Kartendaten werden im Speicher 4 gespeichert. Der Benutzer kommuniziert mit dem Fahrzeugnavigationsgerät 1 über die Bedienoberfläche 5. Diese Bedienoberfläche 5 umfasst ein Eingabefeld 6, ein Display 7 und einen Lautsprecher 8. Das Fahrzeugnavigationsgerät 1 enthält auch ein Kommunikationsteil 9, das über eine Datenverbindung, z.B. über das Mobilfunknetz, mit einem Server 10 verbunden ist. Die Steuereinheit 2 berechnet aus der Eingabe des Fahrers über das Eingabefeld 6 auf der Bedienoberfläche 5, den Kartendaten aus dem Speicher 4 und der Position des Fahrzeugs eine Route. Es findet dann eine Abfrage von für die Route relevanten Verkehrssignaldaten statt. Der Server 10 sendet die benötigten Verkehrssignaldaten an das Fahrzeugnavigationsgerät 1, sodass die zentrale Steuereinheit 2 mit diesen zusätzlichen Daten eine optimierte Route berechnen kann. Diese optimierte Route wird dann über den Lautsprecher 8 und das Display 7 dem Fahrer mitgeteilt.
• Das Navigationsgerät kann als ein On-board und auch als ein Off-board Navigationsgerätausgebildet sein, deren Funktionsweise anhand der nachfolgenden 2 und 3 erläutert wird. Das Oft-board Fahrzeugsnavigationssystem, umfasst keinen Speicher für die Kartendaten 4, weil in diesem Fall die Kartendaten im Server 10 gespeichert werden.
• Das Flussdiagramm in 2 zeigt das Verfahren für die Bestimmung einer optimierten Route für ein On-board Fahrzeugnavigationsgerät. In Schritt 11 gibt der Fahrer die Routendaten ein, bevor in Schritt 12 die Position des Fahrzeugs durch das Navigationsgerät bestimmt wird. Danach ermittelt das Navigationsgerät eine Route aus den eingegebenen und ermittelten Daten und gespeicherten Kartendaten in Schritt 13 und empfängt Verkehrsignaldaten von einem Server in Schritt 14. Aus diesen zusätzlichen Daten wird eine optimierte Route berechnet, die den Verkehrssignaldaten Rechnung trägt. Zusätzlich kann eine Sollgeschwindigkeit in Schritt 16 berechnet werden. Die optimierte Route und Sollgeschwindigkeit wird dann auf dem Display gezeigt und durch einen Lautsprecher wiedergegeben, was in Schritt 17 gezeigt wird. In Schritt 18 wird dann die Entscheidung getroffen, ob die Position des Fahrzeugs neu bestimmt werden sollte und, wenn ja, fängt das Verfahren ab Schritt 12 wieder an. Diese neue Positionsbestimmung kann aus mehreren Gründen notwendig werden, z. B. wenn der Fahrer der optimierten Route nicht genau folgen konnte oder sich, durch äußere Umstände gezwungen, nicht an die Sollgeschwindigkeit halten konnte. Wenn beispielsweise ein unvorhergesehener Stau vorhanden ist, kann es sein, dass die optimierte Route eine andere ist, als die bisher berechnete. Eine andere Möglichkeit, diese Entscheidung zu treffen besteht darin, dass der Bediener dies z.B. durch Knopfdruck eingibt.
• Bei einem Off-board Navigationssystem hat der Server mehr Aufgaben. Er speichert nicht nur die Verkehrssignaldaten, sondern auch die Kartendaten und führt die Routenberechnung durch. Dies bedeutet, dass die Routendaten und die Position des Fahrzeuges an den Server gesendet werden, der dann aus diesen Daten, sowie auch den gespeicherten Kartendaten und den dazugehörigen Verkehrssignaldaten, eine optimierte Route berechnet und diese zurück an das Fahrzeugnavigationssystem sendet.
• 3 zeigt das Flussdiagramm für ein Off-board Navigationssystem, in dem in Schritt 31 die Routendaten eingegeben werden. Die Position des Fahrzeugs wird in Schritt 32 be stimmt und die eingegebenen Routendaten und die Position des Fahrzeugs werden in Schritt 33 an einen Server gesendet. Dieser berechnet unter Gebrauch von Verkehrssignaldaten eine optimierte Route in Schritt 34 und eine Sollgeschwindigkeit in Schritt 35. In Schritt 36 werden dann die optimierte Route und dazugehörige Sollgeschwindigkeit im Fahrzeugnavigationsgerät empfangen, welches in Schritt 37 diese Daten durch Anzeigen im Display und/oder hörbare Wiedergabe vom Lautsprecher dem Bediener zur Verfügung stellt. In Schritt 38 besteht die Möglichkeit, einer Entscheidung über eine erneute Positionsbestimmung und daraus folgenden eventuellen Berechnungen einer neuen optimierten Route und/oder Sollgeschwindigkeit.
• 4 zeigt die ursprünglich berechnete Route des On-board Fahrzeugnavigationsgeräts von der Ausgangsposition über Punkte A und B nach C. Diese Route enthält z.B. drei Kreuzungen mit Ampeln. Die Position wird vom Fahrzeugnavigationsgerät an den Server geschickt und die Verkehrssignaldaten abgefragt, damit eine optimierte Route und Geschwindigkeit zurückgesendet werden können. Diese Route führt in diesem Beispiel über Punkt D ohne Ampel anstatt Punkt A mit Ampel und die empfohlene Geschwindigkeit ist 30 km/h für das erste Teilstück, damit die Ampelphasen am optimalen Zeitpunkt (grün) erreicht werden.
• Dadurch wird eine Synchronisation mit den Ampelphasen erreicht, die ein gleichmäßigeres Fahren möglich machen. Wie aus 4 ersichtlich, beträgt die Sollgeschwindigkeit über die vom Server empfohlene Route über den Punkt D 30 km/h und der Server empfiehlt dann zwischen Punkt B und C 45 km/h zu fahren. Auf diese Art und Weise kann der Fahrer sich darauf verlassen, dass eine grüne Welle getroffen wird. So ist es möglich, dass die entfernungsmäßig kürzeste aber über fünf Ampeln führende Route in der Praxis länger dauert, als eine Route mit einem kleinen Umweg mit weniger Ampeln oder besseren Ampelphasen.

Claims (8)

1. Fahrzeugnavigationsgerät (1) zur Bestimmung einer optimierten Route, umfassend ein Positionsbestimmungsteil (3), das die Position des Fahrzeugs bestimmt, eine zentrale Steuereinheit (2) zur Steuerung des Fahrzeugnavigationsgeräts (1), einen Speicher (4) zur Speicherung von Kartendaten, eine Bedienoberfläche (5) zur Eingabe von Routendaten wobei die zentrale Steuereinheit (2) aus den eingegebenen Routendaten und den Kartendaten eine Route ermittelt, ein Kommunikationsteil (9), das mit einem Server (10) über eine Datenanbindung kommuniziert dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugnavigationsgerät (1) eine Einrichtung zum Empfang von Verkehrssignaldaten von dem Server und dass die zentrale Steuereinheit (2) die empfangenen Verkehrssignaldaten zur Berechnung der optimierten Route verwendet.
2. Fahrzeugnavigationsgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkehrssignaldaten sich auf die Schaltzeiten von Verkehrsleitsignalen beziehen.
3. Fahrzeugnavigationsgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sollgeschwindigkeit für das Fahrzeug ermittelt wird.
4. Verfahren zur Fahzeugnavigation, die folgenden Schritte umfassend: Bestimmung (12) einer Position eines Fahrzeuges, Steuerung eines Fahzeugnavigationsgeräts, Speicherung von Kartendaten, Eingabe (11) von Routendaten, Ermittlung (13) einer Route durch die zentrale Steuereinheit unter Verwendung der Routendaten und der Kartendaten, Kommunikation mit einem Server über eine Datenanbindung, dadurch gekennzeichnet, dass Verkehrssignaldaten von dem Server empfangen (14) werden, und eine optimierte Route unter Verwendung der empfangenen Verkehrssignaldaten von der zentralen Steuereinheit berechnet (15) wird.
5. Off-board Fahrzeugnavigationssystem zur Bestimmung einer optimierten Route, mit einem Fahrzeugnavigationsgerät umfassend eine Bedienoberfläche zur Eingabe von Routendaten, ein Positionsbestimmungsteil, zur Bestimmung der Position des Fahrzeugs, eine zentrale Steuereinheit zur Steuerung des Fahrzeugnavigationsgeräts, ein Kommunikationsteil, das mit einem Server über eine Datenanbindung kommuniziert, und mit einem Server, zum Ermitteln einer Route aus den eingegebenen Routendaten und gespeicherten Kartendaten, dadurch gekennzeichnet, dass der Server so ausgebildet ist, dass er Verkehrssignaldaten zur Berechnung der optimierten Route verwendet.
6. Fahrzeugnavigationsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkehrssignaldaten sich auf die Schaltzeiten von Verkehrsleitsignalen beziehen.
7. Fahrzeugnavigationsgerät nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sollgeschwindigkeit für das Fahrzeug ermittelt wird.
8. Verfahren zur Fahrzeugnavigation die folgenden Schritte umfassend: Bestimmung (32) einer Position eines Fahrzeuges, Steuerung eines Fahrzeugnavigationsgeräts, Eingabe (31) von Routendaten, Kommunikation mit einem Server über eine Datenanbindung, Ermittlung (34) einer Route durch den Server unter Verwendung der Routendaten und Kartendaten, dadurch gekennzeichnet, dass der Server eine optimierte Route unter Verwendung von Verkehrssignaldaten berechnet (35), das Fahrzeugnavigationsgerät die optimierte Route vom Server empfängt.