DE102005047333A1 - Verfahren zur Routenplanung und Navigationsgerät hierfür - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Routenplanung mittels eines Navigationsgeräts zur Integration in einem Kraftfahrzeug. Das Navigationsgerät 1 umfasst eine Eingabeeinheit 2, eine Ausgabeeinheit 3 sowie einen Kartendatenspeicher 5 und einen Speicher 6 für Emissions- und/oder Immissionskriterien. Mittels einer Einheit 4 zur Berechnung der Routenplanung wird unter Verwendung der Emissions- und/oder Immissionskriterien eine Route berechnet, die der Routenplanung zugrunde gelegt wird. Anhand der Routenplanung wird über die Ausgabeeinheit 3 der Fahrer mithilfe des Navigationsgeräts geleitet. DOLLAR A Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Routenplanung und des erfindungsgemäßen Navigationsgeräts ist ein sehr umweltfreundliches Fahrverhalten ermöglicht, da in besonderer Weise das Emissions- und/oder Immissionsverhalten des Fahrzeugs auf der geplanten Route berücksichtigt wurde.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Routenplanung mit einem Navigationsgerät zur Integration in ein Kraftfahrzeug.
• Navigationsgeräte für Kraftfahrzeuge sind hinreichend bekannt, mit denen der Fahrer nach Eingeben einer Zieladresse in einer vom Navigationsgerät berechneten und vorgeschlagenen Fahrtroute zu dem eingegebenen Ziel geführt wird.
• Zur Bestimmung der Ausgangsposition und der Ist-Position des Fahrzeugs haben die Navigationsgeräte in der Regel ein GPS-Ortungssystem integriert.
• Zur Festlegung bzw. Eingabe eines Ziels bestehen für den Nutzer eines typischen Navigationssystems folgende Möglichkeiten:
  Zum einen wird das Ziel in Textform eingegeben, wobei diese Eingabe den Ortsnamen und den Straßennamen sowie gegebenenfalls die Postleitzahl oder eine Hausnummer oder eine Straßenkreuzung umfasst.
• Zum anderen ist es auch möglich, das Ziel aus einer Auswahlliste auszuwählen, wobei die Auswahlliste gegebenenfalls anhand von einzelnen Angaben zum Ziel generiert wird.
• Weiterhin ist die Eingabe des Ziels mit Hilfe eines Cursors an einem Bildschirm, auf dem eine Karte dargestellt ist, bekannt.
• Nach der Festlegung bzw. Eingabe der Zieladresse wird nun eine Route für das Fahrzeug zu dem eingegebenen Ziel berechnet, wobei die Routenberechnung auf Basis von Routenkriterien erfolgt. Diese Routenkriterien werden vom Benutzer entweder explizit eingegeben oder durch eine Voreinstellung des Geräts standardmäßig vorgegeben. Typische Beispiele für derartige Routenkriterien sind geschätzte Fahrzeit (schnelle Route, langsame Route), keine gebührenpflichtigen Strecken, kurze Route, kostengünstigste Route. Solches Verfahren zur Routenplanung bzw. ein solches Navigationsgerät ist aus der DE 101 23 623 A1 bekannt.
• Weiterhin ist aus der DE 103 35 927 A1 ein Navigationsgerät bzw. ein Verfahren zur Ermittlung einer verbrauchsoptimierten Route bekannt, bei dem hinsichtlich des erwarteten Kraftstoffverbrauchs auf der zu berechnenden Route in Verbindung mit der Fahrzeit die geeignete Route berechnet wird.
• Nachteilig bei diesen Navigationsgeräten und Verfahren zur Routenplanung ist, dass die durch die bekannten Verfahren und Navigationsgeräte berechneten Routen immer wieder ungeeignete oder weniger geeignete Routen vorschlagen. Insbesondere erweisen sich die vorgeschlagenen Routen hinsichtlich der Berücksichtigung der Wechselwirkung des Fahrzeugs mit der Umgebung als wenig geeignet.
• Aufgabe der Erfindung war es daher, ein verbessertes Verfahren zur Routenplanung mit einem Navigationsgerät bzw. ein hierfür geeignetes Navigationsgerät zu schaffen.
• Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterhin löst das Navigationsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 8 ebenso die vorgenannte Aufgabe.
• Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Durch die erfindungsgemäße Berücksichtigung der neuen, insbesondere zusätzlichen Routenkriterien, die das Emissions- bzw. Immissionsverhalten des Fahrzeugs auf einer zu berechnenden Route berücksichtigt, gelingt es zum ersten Mal, dass der Einfluss des Fahrzeugs auf die Umgebung für die Berechnung der Route und damit für das Verfahren zur Routenplanung Berücksichtigung findet und dadurch ein aus Umweltgesichtspunkten besonders geeignetes Verfahren zur Routenplanung geschaffen wird.
• Dabei wird unter dem Begriff Immission die Belastung am Ort der Einwirkung verstanden. Diese Belastung ist in der Regel luftgebunden und kann durch Umweltbelastungen wie z.B. Schadstoffe, Lärm, Geruch etc. hervorgerufen werden. Der Ort der Einwirkung stellt dabei entweder einen Einzelort auf der zu berechnenden Route oder einen Abschnitt der Route oder die gesamte Route dar.
• Unter dem Begriff der Emission wird die Belastung verstanden, die von dem Fahrzeug ausgeht. Diese ist ortsunabhängig und bezieht sich ausschließlich auf das Fahrzeug selbst. Diese Belastung ist in der Regel luftgebunden und kann durch Umweltbelastungen wie z.B. Schadstoffe, Lärm, Geruch etc. gebildet werden.
• Durch die Berechnung einer Route ergeben sich aufgrund des Routenverlaufs vorgegebene Steigungen, Gefälle, Durchfahrten durch geschwindigkeitsbegrenzte Bereiche, unterschiedlich viele Kreuzungen und Ampeln mit der Notwendigkeit zu halten, die Auswirkungen auf das Emissionsverhalten des Fahrzeugs haben. Beispielsweise gibt das Fahrzeug durch häufiges Stillstehen bzw. Beschleunigen im verstärkten Maße Lärm, Abgase aber auch Feststoffpartikel in die Umwelt ab. Die Abschätzung der Emission des Fahrzeugs auf einer zu berechnenden Route kann abhängig vom Fahrzeugtyp insbesondere hinsichtlich der Motorisierung und der Ausstattung sehr unterschiedlich sein. Sie kann sich auch innerhalb des Fahrzeugtyps aufgrund von Veränderungen durch Alterung oder Defekte stark verändern. Die Berücksichtigung dieser Emissionseigenschaften als Kriterien für die Routenplanung stellt sicher, dass das Fahrzeug als solches auf einem Weg von einem Ausgangspunkt zu einem vorgegebenen Zielpunkt eine möglichst geringe Belastung für die Umwelt aufgrund seines Emissionsverhaltens darstellt.
• Dabei können die Emissionseigenschaften bzw. -kriterien gemeinsam mit anderen Kriterien für die Routenberechnung (Routenkriterien) bei einer Routenplanung berücksichtigt werden, so dass ein Kompromiss aus unterschiedlichen Routenkriterien in der Art einer optimalen Kombination der Berücksichtigung dieser Routenkriterien Anwendung findet.
• Vorzugsweise kann eine Priorisierung einzelner Routenkriterien insbesondere hinsichtlich des Emissions- und/oder Immissionsverhaltens Anwendung finden.
• Neben dem Emissionskriterium kann auch das Immissionskriterium von besonderer Bedeutung sein. Dabei wird bei der Routenberechnung die Belastung auf der Route bzw. auf einem Teil der Route durch das Fahrzeug bei der Routenplanung bei der Routenplanung berücksichtigt. Durch diese Berücksichtigung des Immissionsverhaltens als Immissionskriterium ist sichergestellt, dass eine ortszentrierte Betrachtung der Belastungen erfolgt und damit die Belastungen durch das Fahrzeug auf die Orte der Route, sei es als einzelner Ort oder als Abschnitt der Route oder auf der gesamten Route, Berücksichtigung finden. Bei der Immissionsbetrachtung werden insbesondere die unterschiedlichen Gefährdungspotentiale bzw. Belastungen der Orte insbesondere durch andere Belastungsursachen berücksichtigt. Dies kann beispielsweise aufgrund von früheren, bekannten Erhebungen der Immissionsbelastungen erfolgen. Diese bekannten Emissionsbelastungen insbesondere durch andere Ursachen als durch Fahrzeuge können in den Kartendaten des Navigationsgeräts hinterlegt sein oder über externe Verbindungen insbesondere durch Funk zugeführt werden. Diese ortsspezifischen Immissionsdaten können sehr unterschiedlich sein. Auch die Belastungsgrenzen können stark differieren. Insbesondere erweisen sich die einzelnen Orte aufgrund ihrer Eigenschaft z.B. als Ortsdurchfahrt, verkehrsberuhigte Zone, Wald, Wasserschutzgebiet als sehr unterschiedlich in der zulässigen Immissionsbelastung. Auch ergeben sich je nach Art der Immission, z.B. Lärm, Abgase, Feststoffe usw., abhängig von der Art des Ortes auch sehr unterschiedliche zulässige Immissionswerte.
• Gerade die Berücksichtigung der Immissionskriterien auf der Strecke, aber auch das Emissionsverhalten des Fahrzeugs nach der Art der Emissionen bzw. der Immissionen hat sich als sehr nützlich erwiesen, da durch diese Art der Betrachtung eine sehr ganzheitliche Einschätzung der Belastung des Fahrzeugs insgesamt bzw. spezifisch auf die Umgebung auf der berechneten Route gegeben ist.
• Lärm stellt ein besonders bedeutsames Emissions- und/oder Immissionskriterium dar, das für die Auswahl der Routen und damit für die Routenplanung von besonderer Bedeutung ist. Hier ist insbesondere der Aspekt relevant, ob sich die Route bzw. ein Routenanteil durch einen bewohnten Bereich insbesondere durch einen verkehrsberuhigten Bereich oder auch durch ein Naturschutzgebiet mit lärmempfindlichen Tieren und Pflanzen erstreckt.
• Auch erweist es sich bezüglich des Lärms als bedeutsam, wie das Fahrzeug durch den Fahrzeugführer betrieben wird bzw. in was für einen Typ Fahrzeug das erfindungsgemäße Navigationsgerät für das erfindungsgemäße Verfahren zur Routenplanung integriert ist. Abhängig davon ist die Art bzw. der Umfang des erzeugten Lärms (Emission) oder auch des Lärms auf der Strecke (Immission) unterschiedlich zu bewerten und dementsprechend fahrzeug- bzw. fahrzeugführerdifferenziert als Routenkriterium zu bewerten. Das erfindungsgemäße Verfahren schafft diese fahrer- bzw. fahrzeugtypdifferenzierte Bewertung der Routenkriterien und damit ein sehr effizientes Verfahren zur Routenplanung.
• Darüber hinaus hat es sich als sehr vorteilhaft erwiesen, die Routenplanung abhängig von den Abgasen des Fahrzeugs insbesondere differenziert nach der Art oder der Zusammensetzung der Abgase als Immissions- bzw. Emissionskriterium durchzuführen. Je nach Fahrzeugzustand bzw. je nach gewählter Route wird das Fahrzeug unterschiedliche Abgase bzw. unterschiedliche Zusammensetzungen von Abgasen emittieren, was zu einer differenzierten Belastung insbesondere aufgrund der unterschiedlichen Zusammensetzung, beispielsweise unterschiedliche Anteile an NO_x bzw. an CO₂ bzw. an chlorierten Kohlenwasserstoffen, führt, was zu einer unterschiedlichen Betrachtung der potentiell geplanten Routen und damit zu unterschiedlichen Routenplanungen führt.
• Darüber hinaus hat es sich besonders bewährt, als Emissions- bzw. als Immissionskriterium die durch das Fahrzeug erzeugten Feststoffe, insbesondere den Reifenabrieb, den Kupplungsabrieb und/oder den Bremsabrieb oder andere derartige Feststoffe, z.B. Rußpartikel, zu berücksichtigen. Dabei wird bevorzugt abhängig von der Art bzw. der Zusammensetzung der verschiedenen Feststoffe eine differenzierte Betrachtung der möglichen Routen vorgenommen. Abhängig von der gewählten Route ergeben sich deutliche Unterschiede in der Emission von Feststoffen. Beispielsweise wird auf Gefällstrecken ein stärkerer Abrieb von Bremsen erzeugt als in Steigungen bzw. in Kurven ein stärkerer Abrieb von Reifen erzeugt als auf Strecken ohne Kurven. Diese differenzierte Betrachtung Routenplanung abhängig von Routenkriterien hinsichtlich der Feststoffemission bzw. der Feststoffimmission ermöglicht ein sehr wirkungsvolles Planen der Routen hinsichtlich der Belastung der Umgebung bzw. der Belastung aufgrund des Fahrzeugbetriebes. Gerade im Hinblick auf die Feinstaubbelastung ist dies von besonderer Bedeutung.
• Neben den Emissions- und/oder Immissionskriterien haben sich in besonderer Weise die Routenkriterien Berücksichtigung des Steigungsprofils, der Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche, des Abstands zu Gebäuden oder die Art der Landschaft wie beispielsweise Stadt, Felder, Wald, Naturschutzgebiet bewährt.
• Auch hat es sich bewährt, zusätzlich das Routenkriterium Tageszeit, Wochentag und/oder Jahreszeit bzw. Ferienzeit zu berücksichtigen, da aufgrund dieser zusätzlichen Routenkriterien die erfindungsgemäß zu berücksichtigenden Emissions- bzw. Immissionskriterien differenziert also beispielsweise tageszeitabhängig zu betrachten sind. Beispielsweise ist eine Belastung durch Lärm während der Nacht wesentlich störender und damit belastender als bei Tag. Durch diese differenzierte, ergänzende Betrachtung der zusätzlichen Routenkriterien ist eine sehr wirkungsvolle und effiziente Berücksichtigung bzw. differenzierte Berücksichtigung der Emissionskriterien bzw. der Immissionskriterien gegeben, so dass eine Belastung der Umwelt und damit eine Berücksichtigung des Umweltschutzes durch das Fahrzeug bei der Routenplanung im besonderen Maße erreicht ist.
• Darüber hinaus hat es sich bewährt, die Routenkriterien Fahrzeug, Fahrtstrecke, Straßengebühren und/oder Spritverbrauch zusätzlich zu den Emissionskriterien und/oder Immissionskriterien zu verwenden, da diese für den Benutzer als sehr wichtige und besonders bedeutsame Kriterien für die Routenplanung verstanden werden, die mit den Emissions- und/oder Immissionskriterien eine ganzheitliche Betrachtung der Routenplanung ermöglichen. Diese Betrachtung berücksichtigt einerseits die individuellen Interessen hinsichtlich einer begrenzten Fahrzeit oder einer Begrenzung der Fahrtkosten, aber auch hinsichtlich einer Begrenzung der Belastung der Umgebung einerseits durch das Fahrzeug, aber auch eine Begrenzung der Belastung der Orte an der Route. Hierdurch ist eine umfassende, verlässliche und geeignete Wahl der Route und damit der Routenplanung gegeben.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
• Es zeigt:
• 1 einen beispielhaften Aufbau eines erfindungsgemäßen Navigationsgeräts.
• Das in 1 schematisch dargestellte Navigationsgerät 1 zeigt eine Eingabeeinheit 2 zur Eingabe eines Ziels für die Routenplanung. Diese Eingabeeinheit 2 enthält mehrere Tasten zur alphanumerischen Eingabe von Zielinformationen in Textform bzw. Tasten zur Auswahl vorgegebener oder früher eingegebener Ziele.
• Darüber hinaus weist das Navigationsgerät 1 eine Ausgabeeinheit 3 auf, die Routenhinweise beispielsweise „Nächste Möglichkeit rechts" ausgibt. Als Ausgabeeinheit 3 hat sich insbesondere eine Kombination aus Sprachausgabe und aus graphischer Ausgabe in Form von Piktogrammen auf einem Display in unmittelbarem Sichtbereich des Fahrzeugführers bewährt.
• Darüber hinaus zeigt das Navigationsgerät 1 einen Kartendatenspeicher 5, der Informationen zu den möglichen Wegstrecken und damit zu den einzelnen Segmenten der zu berechnenden Route von dem Ausgangspunkt zu dem vorgegebenen und eingegebenen Ziel der Route enthält. Die Karteninformationen enthalten insbesondere Informationen zu den Abzweigungen, aber auch zur Topologie, also zu Steigungen und Gefällstrecken, aber auch zur Beschaffenheit der Straßenoberfläche wie zum Beispiel Beton, Teer, Flüsterasphalt usw. Insbesondere die Straßenoberfläche hat Einfluss auf das Abriebverhalten und damit auf die im Streckenverlauf entstehenden Umfänge an Reifenabrieb als Feststoffemission.
• Darüber hinaus zeigt das Navigationsgerät 1 einen Speicher 6 für die Emissions- und/oder Immissionskriterien, aber auch für zusätzliche Informationen zum Emissionsverhalten des Fahrzeugs, aber auch zum Immissionsverhalten auf möglichen Streckenabschnitten für eine geplante Route. Der Speicher 6 kann dabei als zum Kartendatenspeicher separater Speicher realisiert werden, aber auch als ein zu einem Kartendatenspeicherbereich getrennter Speicherbereich in einem gemeinsamen Speicher.
• Auf Basis der Karteninformation in dem Kartendatenspeicher 5 sowie den Informationen in dem Speicher 6 wird die Routenplanung vom Ausgangspunkt zum Zielpunkt berechnet. Diese Berechnung erfolgt in der Einheit 4 zur Berechnung der Routenplanung. Diese Einheit 4 ist mit der Eingabeeinheit 2, der Ausgabeeinheit 3 sowie dem Kartendatenspeicher 5 und dem Speicher 6 verbunden. Die Einheit 4 ist darüber hinaus mit einer Schnittstelle 7 zur Zuführung von Fahrzeuginformationen über den Fahrzeugbus, der einen CAN-Bus darstellt, versehen. Über diese Schnittstelle 7 werden der Einheit 4 Fahrzeuginformationen beispielsweise der Fahrzeugtyp, Informationen zur Bereifung, Informationen zur Motorisierung usw. zugeführt, die auf Basis der ihr zugeführten Information eine Routenplanung vornimmt.
• Im Rahmen der Routenplanung bzw. der Berechnung der Route vom Ausgangspunkt zum Zielort werden neben den Kriterien Fahrzeit und Spritverbrauch darüber hinaus Informationen zum Emissions- und Immissionsverhalten auf der Strecke verwendet. Als besonders relevante Information werden als Emissions- und Immissionskriterien die Menge der abgegebenen Feststoffe und hier der Abrieb von Reifen und Bremsen sowie die Abgabe von Lärm berücksichtigt. Dabei wird einerseits die aufgrund der Karteninformation insbesondere hinsichtlich des Steigungsverlaufs und der Kreuzungen auf einer möglichen Strecke eine Abschätzung der Lärmabgabe des Fahrzeugs ausgeführt, wobei hier die Informationen zum Fahrzeugtyp, zur Fahrzeugmotorisierung insbesondere hinsichtlich der Ausstattung mit einem spezifischen Getriebe (Automatik oder 4-, 5- oder 6-Gang-Getriebe) und zur Bereifung berücksichtigt werden.
• Darüber hinaus wird berücksichtigt, ob auf einer möglichen geplanten Route ein besonders lärmgefährdetes Gebiet insbesondere eine verkehrsberuhigte Zone oder ein Wohngebiet oder ein Naturschutzgebiet liegt, das durch den Verkehr auf der möglicherweise geplanten Route eine besondere Belastung erfährt, die zu vermeiden oder zu verhindern ist. Bei dieser Betrachtung werden zudem Informationen berücksichtigt, die im Rahmen der Karteninformationen hinterlegt sind. Diese Informationen beinhalten bekannte Belastungsumfänge auf bestimmten Streckenabschnitten, die zur Routenplanung berücksichtigt werden.
• Neben dem Kriterium Lärm hat sich das Kriterium Reifenabrieb als besonders relevant erwiesen. Der Abrieb von Reifen als Feststoff bewirkt eine besondere Belastung sei es als Emission oder auch als Immission, die sich als schädlich für die Umwelt insbesondere auch für Menschen erweisen kann. Im Rahmen der Berücksichtigung dieses Emissions- bzw. Immissionskriteriums wird anhand der in dem Kartendatenspeicher 5 hinterlegten Information zur Art der Oberfläche der Fahrbahn abgeschätzt, wie viel Reifenabrieb in einem bestimmten Bereich der möglicherweise geplanten Route entstehen wird. Aufgrund der Abschätzung dieser Belastung durch den Reifenabrieb wird eine Bewertung der möglichen Route vorgenommen und zusammen mit den anderen Routenkriterien eine Entscheidung zur geeignetsten Route getroffen.
• Im Rahmen dieser Entscheidung wird dann sowohl eine Bewertung der möglichen geplanten Routen nach Immissions- und Emissionskriterien wie auch nach der Fahrzeit, aber auch nach den Fahrtkosten insbesondere hinsichtlich möglicher Mautkosten vorgenommen. Durch diese gemeinsame Betrachtung mehrerer Routenkriterien erfolgt eine ganzheitliche Betrachtung von Routenplanungen, die unter anderem Aspekte der Emissions- und/oder der Immissionskriterien und damit der Umweltbelastung berücksichtigen. Dies führt zu einem sehr umweltschonenden Fahrverhalten aufgrund der Verwendung der erfindungsgemäß geplanten Routen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Routenplanung mittels eines Navigationsgerätes zur Integration in ein Kraftfahrzeug mit einer Eingabeeinheit, mit einer Steuereinheit zur Berechnung einer Route für ein Fahrzeug von einem Ausgangspunkt in Abhängigkeit von Routenkriterien, dadurch gekennzeichnet, dass die Routenkriterien wenigstens ein Emissionskriterium und/oder ein Immissionskriterium umfassen.
2. Verfahren zur Routenplanung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Routenkriterien das Emissionskriterium und/oder Immissionskriterium Lärm umfassen.
3. Verfahren zur Routenplanung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Routenkriterien das Emissionskriterium und/oder Immissionskriterium Abgase des Fahrzeuges insbesondere differenziert nach der Art oder der Zusammensetzung der Abgase umfassen.
4. Verfahren zur Routenplanung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Routenkriterien das Emissionskriterium und/oder Immissionskriterium Feststoffe insbesondere differenziert nach der Art wie Abrieb von Reifen, von Kupplungen oder von Bremsen oder der Zusammensetzung davon umfassen.
5. Verfahren zur Routenplanung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzliche Routenkriterien Steigungsprofile, Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche, der Abstand zu Gebäuden oder die Art der Landschaft wie beispielsweise Stadt, Felder, Wald, Naturschutzgebiet verwendet werden.
6. Verfahren zur Routenplanung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzliche Routenkriterien die Tageszeit, der Wochentag, die Jahreszeit und/oder Ferienzeit verwendet werden.
7. Verfahren zur Routenplanung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzliche Routenkriterien Fahrzeit, Fahrstrecke, Straßengebühren und/oder Spritverbrauch verwendet werden.
8. Navigationsgerät für ein Fahrzeug zur Durchführung eines Verfahrens zur Routenplanung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Navigationsgerät (1) eine Eingabeeinheit (2), eine Ausgabeeinheit (3) für die berechnete Routenplanung, einen Kartendatenspeicher (5), einen Speicher (6) für Emissions- und/oder Immissionskriterien für die Routenplanung und eine Einheit (4) zur Berechnung der Routenplanung unter Verwendung der Emissions- und/oder Immissionskriterien enthält.