-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems
zur Berechnung der Wegdauer einer Route nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
-
Bei
bekannten Navigationssystemen, beispielsweise mobilen oder fest
eingebauten Navigationsgeräten
in Kraftfahrzeugen, ist es bekannt, dass die zu erwartende Wegdauer
einer Route von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt als Prognose
berechnet werden kann. Die Route selber besteht dabei aus einer
Folge mehrerer Streckensegmente und Knotenpunkten zwischen den Streckensegmenten.
Mit einem Routenberechnungsverfahren werden die zur Route gehörenden Streckensegmente
und Knotenpunkte dabei aus einer Datenbank, in der ein geographisches
Gebiet durch ein Netz von Knotenpunkten und die Knotenpunkte verbindenden
Streckensegmente beschrieben ist, selektiert. Die Streckensegmente
können
dabei durch eine Wegzeit charakterisiert werden, die die Dauer zum
Durchfahren des Streckensegments beschreibt. Üblicherweise wird die Wegzeit
zur Charakterisierung eines Streckensegments aus der Länge des
Streckensegments und einer prognostizierten Fahrgeschwindigkeit
errechnet. Die prognostizierte Fahrgeschwindigkeit kann dabei wiederum
vom Straßentyp
des jeweiligen Streckensegments, beispielsweise Auto bahn oder Landstraße, und/oder
vom voreingestellten Fahrzeugtyp, beispielsweise schneller Pkw oder
Lkw, abhängen. Die
Wegdauer vom Startpunkt zum Zielpunkt ergibt sich dann aus der Summe
aller Wegzeiten, die zum Durchfahren der zur Route gehörenden Streckensegmente
erforderlich sind.
-
Für viele
Routen ergeben die bekannten Verfahren zur Berechnung der Wegdauer
relativ exakte Ergebnisse. Die Differenz zwischen der berechneten prognostizierten
Wegdauer und der tatsächlich
erforderlichen Wegdauer zum Durchfahren der Route vom Startpunkt
zum Zielpunkt wird allerdings umso größer, je öfter das Fahrzeug auf der Route
anhalten muss. Solche Anhaltepunkte können sich durch das Vorhandensein
bekannter Verkehrshindernisse oder Verkehrssituationen auf der Route
ergeben.
-
Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es deshalb Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein neues Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems
vorzuschlagen, mit dem die zu erwartende Wegdauer einer Route mit
höherer
Genauigkeit vorhergesagt werden kann.
-
Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren nach der Lehre des Anspruchs 1
gelöst.
-
Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
beruht auf dem Grundgedanken, dass zumindest einzelnen der in der
Datenbank gespeicherten Knotenpunkten jeweils zumindest eine Wartezeit
zugeordnet ist. Bei dieser Wartezeit kann es sich beispielsweise
um die empirisch ermittelte Wartezeit vor einer Lichtzeichenanlage
handeln. Die entsprechenden Daten können in das elektronische Kartenmaterial
des Navigationssystems integriert werden. Die zu erwartende Wegdauer
wird erfindungsgemäß dann aus
der Summe aller Fahrzeiten der auf der Route liegenden Streckensegmente und
aller Wartezeiten der auf der Route liegenden Knotenpunkte errechnet.
Soweit den Knotenpunkten nicht explizit eine bestimmte Wartezeit
zugeordnet ist, kann die Wartezeit mit dem Wert 0 angenommen werden.
-
Erfindungsgemäß wird also
die zu erwartende Wegdauer nicht mehr allein aus der Fahrzeit zum Durchfahren
aller Streckensegmente der Route abgeleitet, sondern auch vorhersehbare
Wartezeiten an den Knotenpunkten berücksichtigt. Solche vorhersehbare
Wartezeiten ergeben sich aus bestimmten Verkehrssituationen, beispielsweise
Lichtzeichen oder Kreuzungen.
-
Für die Ergebnisse
des erfindungsgemäßen Verfahrens
gibt es in Navigationssystemen unterschiedliche Nutzungsmöglichkeiten.
Nach einer ersten bevorzugten Verfahrensvariante wird die verbesserte
Berechnung der zu erwartenden Wegdauer dazu benutzt, aus mehreren
Alternativrouten die Route mit der kürzesten Gesamtwegdauer als schnellste
Route zu selektieren. Auf diese Weise können beispielsweise Routen
mit Ortsumgehungen oder Kreisverkehren gegenüber Routen mit vielen Kreuzungen
und Ampeln bevorzugt ausgewählt
werden, obwohl diese Routen vielfach eine längere Fahrstrecke bedingen.
Aber aufgrund der geringeren Wartezeiten auf solchen Routen ohne
Lichtzeichen und Kreuzungen ist die Gesamtwegdauer dennoch kürzer als
auf Routen mit vielen Lichtzeichen und Kreuzungen.
-
Eine
zweite Verwendungsmöglichkeit
für die Ergebnisse
des erfindungsgemäßen Verfahrens
liegt darin, die Wegdauer der Route, insbesondere die dynamisch
aktualisierte Wegdauer einer verbleibenden Restroute, an einer Anzeigeeinrichtung
des Navigationssystems anzuzeigen. Auf diese Weise wird der Fahrer
relativ exakt über
die noch zu erwartende Wegdauer informiert. Außerdem kann der zu erwartende
Ankunftszeitpunkt relativ genau vorhergesagt und angezeigt werden.
-
Erfindungsgemäß werden
vorhersehbare Wartezeiten auf einer Route in die Prognose der zu erwartenden
Wegdauer einbezogen, um dadurch genauere Vorhersagen der zu erwartenden
Wegdauer machen zu können.
Um welche zu erwartenden Wartezeiten es sich dabei handelt, ist
grundsätzlich
beliebig. Von besonderer Bedeutung sind dabei Wartezeiten an Kreuzungen,
da Abbiegemanöver
an Kreuzungen, beispielsweise Linksabbiegemanöver in Gebieten mit Rechtsverkehr,
vielfach lange Wartezeiten erfordern. Auch das Einbiegen in einen
stark befahrenen Kreisverkehr kann eine relativ lange Wartezeit bedingen.
Um diese Wartezeiten zu erfassen ist es besonders vorteilhaft, wenn
Knotenpunkten an Kreuzungen zumindest eine Abbiege-Wartezeit zugeordnet
ist. Diese Abbiege-Wartezeit charakterisiert dabei die beispielsweise
empirisch ermittelte Wartezeit die durchschnittlich zum Abbiegen
an dieser Kreuzung erforderlich ist.
-
Neben
Abbiegemanövern
an Kreuzungen werden Wartezeiten vielfach auch an Bahnübergängen verursacht.
Handelt es sich beispielsweise um eine stark befahrene Schienenstrecke
mit beschranktem Bahnübergang,
so können
sich entsprechend lange Wartezeiten an einem solchen Bahnübergang
ergeben. Zur Abbildung dieser Wartezeiten können im Navigationssystem die
Knotenpunkte an Bahnübergängen mit
einer beispielsweise empirisch ermittelten Bahnübergangs-Wartezeit abgespeichert sein.
-
Nach
einer weiteren Alternative können
auch die Wartezeiten an Lichtzeichenanlagen (Ampeln) Berücksichtigung
finden. Dazu wird mit Knotenpunkten an Lichtzeichenanlagen jeweils
zumindest eine Lichtzeichen-Wartezeit in der Datenbank abgespeichert
und kann auf diese Weise bei der Berechnung der zu erwartenden Wegdauer
Berücksichtigung
finden.
-
Bei
bekannten Navigationssystemen ist es üblich, dass während der
eigentlichen Routenführung
eine Kartendarstellung an der Anzeigeeinrichtung angezeigt wird.
In der Kartendarstellung können dabei
Lichtzeichen, Bahnübergänge oder
Kreuzungen dargestellt sein. Um den Fahrer über die zu erwartenden Wartezeiten
an einem Lichtzeichen, einem Bahnübergang oder einer Kreuzung
zu informieren, kann die jeweils zu dem Lichtzeichen, dem Bahnübergang
oder der Kreuzung gespeicherte Wartezeit aus der Datenbank abgerufen
und in der Kartendarstellung eingeblendet werden.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
ermöglicht
die Prognose der zu erwartenden Wegdauer unter Berücksichtigung
der zu erwartenden Wartezeiten in bestimmten Verkehrssituationen.
Die tatsächliche Wartezeit
kann aber selbstverständlich
innerhalb einer bestimmten Zeitspanne variieren. Um diese variierende
Zeitspanne geeignet und in einfacher Weise abzubilden, ist es deshalb
besonders vorteilhaft, wenn aus beispielsweise empirisch ermittelten
Wartezeitwerten ein Durchschnittswert abgeleitet und dieser Durchschnittswert
als durchschnittliche Wartezeit abgespeichert wird. Alternativ dazu
kann die durchschnittliche Wartezeit auch aus anderen Werten, beispielsweise
der Phasendauern der verschiedenen Lichtzeichenphasen an einer Lichtzeichenanlage,
errechnet werden.
-
Ist
beispielsweise für
ein Lichtzeichen die Dauer der Rotlichtphase und die Dauer eines
kompletten Lichtphasenumlaufs bekannt, so kann die durchschnittliche
Lichtzeichen-Wartezeit aus dem Verhältnis der Dauer der Rotlichtphase
zur Dauer des kompletten Lichtphasenumlaufs errechnet werden.
-
An
Lichtzeichenanlagen ist weiterhin zu berücksichtigen, dass es vielfach
notwendig ist mehrere Lichtphasenumläufe abzuwarten bis das eigene Fahrzeug
in einer Grünphase
das Lichtzeichen passieren kann. Für solche Lichtzeichenanlagen
kann die Lichtzeichen-Wartezeit aus der Summe einer durchschnittlichen
Lichtzeichen-Wartezeit und der Anzahl von kompletten Lichtphasenumläufen beim Warten
auf das Erreichen einer Grünphase
berechnet werden.
-
Die
zu erwartende Wartezeit hängt
vielfach auch von der jeweiligen Fahrtrichtung an einem Knotenpunkt
ab. So benötigen
Linksabbiegemanöver
bei Rechtsverkehr regelmäßig erheblich
länger
als Rechtsabbiege manöver.
Um diese fahrtrichtungsabhängigen
Unterschiede bei der Berechnung der zu erwartenden Wegdauer berücksichtigen
zu können, können an
einem Knotenpunkt für
die unterschiedlichen Fahrtrichtungen jeweils unterschiedliche Wartezeiten
gespeichert sein. Während
der Analyse der zu erwartenden Wegdauer kann dann die Fahrtrichtung an
dem entsprechenden Knotenpunkt analysiert und aus den zu dem Knotenpunkt
gespeicherten unterschiedlichen Wartezeiten die der festgestellten
Fahrtrichtung zugeordnete Wartezeit selektiert werden.
-
Weiterhin
können
die Wartezeiten auch tageszeitabhängig schwanken. So ist es bekannt,
dass die Wartezeiten im morgendlichen bzw. abendlichen Berufsverkehr
länger
sind als beispielsweise zu Nachtzeiten. Diese tageszeitabhängigen Wartezeiten
können
in geeigneter Form zu einem Knotenpunkt gespeichert werden. Abhängig von
der aktuellen Tageszeit kann dann während des Betriebs des Navigationssystems
die der jeweiligen Tageszeit zugeordnete Wartezeit selektiert und
bei der Berechnung der zu erwartenden Wegdauer aufaddiert werden.
-
Um
die Aktualität
der bei der Berechnung der zu erwartenden Wegdauer berücksichtigten
Wartezeiten erhöhen
zu können,
ist es besonders vorteilhaft, wenn die zu den einzelnen Knotenpunkten
gespeicherten Wartezeiten nicht offline gespeichert sind, sondern über eine
Datenleitung von einem Zentralserver geladen werden. Dadurch ist
es insbesondere möglich,
dass die jeweiligen Wartezeiten im Zentralserver dynamisch aktualisiert
werden, um beispielsweise sich ändernde
Verkehrssituationen (Staus, Unfälle,
Verkehrsbehinderungen) zu berücksichtigen.
-
Sollen
zu einem Knotenpunkt mehrere Wartezeiten abgespeichert werden, beispielsweise
um unterschiedliche Wartezeiten für unterschiedliche Fahrtrichtungen
bzw. unterschiedliche Wartezeiten für unterschiedliche Tageszeiten
abzuspeichern, so kann die Abspeicherung vorteilhaft in Tabellenform erfolgen.
-
Verschiedene
Aspekte der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt
und werden nachfolgend beispielhaft erläutert.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
schematisch dargestellte Route aus mehreren Streckensegmenten und
Knotenpunkten;
-
2 die
Knotenpunkte und Streckensegmente an einer Kreuzung der Route gemäß 1;
-
3 eine
Tabelle zur Berechnung der durchschnittlichen Wartezeit an der Kreuzung
gemäß 2.
-
1 zeigt
schematisiert eine strichliniert dargestellte Route 01,
die entlang mehrerer Streckensegmente 02 bis 05 und über mehrere
Knotenpunkte 06 bis 08 von einem Startpunkt 09 zu
einem Zielpunkt 10 zwischen den Streckensegmenten 02 bis 05 führt. Die
Fahrzeiten zum Durchfahren der Streckensegmente 02 bis 05 sind
jeweils neben den Streckensegmenten angegeben. Zum Durchfahren des
Streckensegments 02 benötigt
man 3 Sekunden, für
das Streckensegment 03 7 Sekunden, für das Streckensegment 04 25
Sekunden und für
das Streckensegment 05 18 Sekunden. Wird allein die Fahrzeit
für die
Streckensegmente 02 bis 05 für die Berechnung der zu erwartenden
Wegdauer vom Startpunkt 09 bis zum Zielpunkt 10 berücksichtigt,
so ergäbe
sich also eine zu erwartende Wegdauer von 53 Sekunden (3s + 7s +
25s + 18s). Diese Berechnung ließe aber unberücksichtigt,
dass am Knotenpunkt 06 rechts abgebogen, am Knotenpunkt 07 links
abgebogen und am Knotenpunkt 08 eine Lichtzeichenanlage 11 passiert
werden muss.
-
Um
die zu erwartende Wegdauer zum Durchfahren der Route 01 vom
Startpunkt 09 zum Zielpunkt 10 exakter berechnen
zu können,
sind deshalb zu den Knotenpunkten 06, 07 und 08 charakteristische
Wartezeiten in der Datenbank gespeichert.
-
Durch
Analyse der Fahrtrichtung am Knotenpunkt 06 wird festgestellt,
dass es sich um ein Rechtsabbiegemanöver handelt. Bei normalen Rechtsabbiegemanövern kann
beispielsweise ganz allgemein eine durchschnittliche Abbiege-Wartezeit von
1 Sekunde gespeichert sein. Für
normale Linksabbiegemanöver
kann beispielsweise eine durchschnittliche Abbiegezeit von 3 Sekunden
gespeichert sein. Zur Berechnung der Wartezeit an der Lichtzeichenanlage 11 des
Knotenpunkts 08 ist ebenfalls eine fahrtrichtungsabhängige Analyse
erforderlich, die nachfolgend kurz anhand der Darstellung in 2 und 3 erläutert wird.
-
2 stellt
die Kreuzung am Knotenpunkt 08 mit den Streckensegmenten 04 und 05 und
den nicht auf der Route liegenden Streckensegmenten 12 und 13 dar.
-
Um
die durchschnittlichen fahrtrichtungsabhängigen Wartezeiten an der Lichtzeichenanlage 11 berechnen
zu können,
ist in einer Datenbank die in 3 dargestellte
Tabelle 14 gespeichert. Die Tabelle 14 gibt jeweils
die Fahrtrichtung dadurch an, dass die Kombination des Herkunftssegments
und des Zielsegments in einer Zeile angegeben ist. In der ersten
Zeile wird beispielsweise die Fahrtrichtung vom Streckensegment 04 zum
Streckensegment 12 spezifiziert. Die Zeile 2 gibt
die Fahrtrichtung vom Streckensegment 04 zum Streckensegment 05 und
die dritte Zeile die Fahrtrichtung von Streckensegment 04 zum
Streckensegment 13 an. Für jede Fahrtrichtung ist in
den einzelnen Zeilen dann die Dauer der Rotphase in Sekunden und
die Dauer der Grünphasen
in Sekunden angegeben.
-
Betrachtet
man beispielsweise die Fahrtrichtung vom Streckensegment 04 zum
Streckensegment 05, die nämlich auf der Route 01 liegt,
so beträgt
die Wahrscheinlichkeit einer Rotphase gerade 75 Prozent (30s/(30
+ 10s)). Multipliziert man diese Wahrscheinlichkeit einer Rotphase
mit der Dauer der Rotphase von 30 Sekunden, so ergibt sich eine durchschnittlich
zu erwartende Wartezeit von 22,5 Sekunden (0,75·30s). Dies bedeutet mit anderen Worten,
dass für
die Fahrtrichtung entlang der Route 01 an der Lichtzeichenanlage 11 mit
einer durchschnittlichen Wartezeit von 22,5 Sekunden gerechnet werden
muss. Diese zu erwartende Wartezeit ist bei der Berechnung der Gesamtwegzeit
zu addieren.
-
Wird
die Gesamtwegdauer zum Durchfahren vom Startpunkt 09 zum
Zielpunkt 10 berechnet, so müssen die Fahrzeiten (3s, 7s,
25s und 18s) entlang der auf der Route 01 liegenden Streckensegmente 02 bis 05 und
die Wartezeiten (1s, 3s und 22,5s) an den Knotenpunkten 06, 07 und 08 entlang
der Route 01 addiert werden. Insgesamt ergibt sich somit
eine zu erwartende Wegdauer vom Startpunkt 09 zum Zielpunkt 10 von
79,5 Sekunden (53s + 26,5s). Man erkennt, dass die unter Berücksichtigung
der zu erwartenden Wartezeiten an den Knotenpunkten 06 bis 08 berechnete
Wegdauer signifikant von der Wegdauer abweicht, bei deren Berechnung
allein die Fahrzeiten entlang der Streckensegmente 02 bis 05 berücksichtigt
werden.
-
- 01
- Route
- 02
- Streckensegment
- 03
- Streckensegment
- 04
- Streckensegment
- 05
- Streckensegment
- 06
- Knotenpunkt
- 07
- Knotenpunkt
- 08
- Knotenpunkt
- 09
- Startpunkt
- 10
- Zielpunkt
- 11
- Lichtzeichenanlage
- 12
- Streckensegment
- 13
- Streckensegment
- 14
- Tabelle