DE102008012698A1

DE102008012698A1 - Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems und Navigationssystem

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Publication number: DE102008012698A1
Application number: DE200810012698
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. Eisele (FH); Volker Dipl.-Ing. Oltmann; Uwe Dr. Regensburger
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-03-05
Filing date: 2008-03-05
Publication date: 2010-06-02
Also published as: WO2009109264A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems (1), insbesondere eines Navigationssystems (1) für ein Fahrzeug, bei dem aktuelle Karteninformationen (KI) und aktuelle Fahrzeuginformationen (FI) erfasst und analysiert und anhand derer eine momentane Streckenposition (s_pos) und/oder ein vorausliegender Streckenverlauf (s, Kartenstrecke s_map, Fahrstrecke s_fzg) bis zu einer vorgebbaren Vorausentfernung (Vorrausschau) bestimmt werden, wobei der vorausliegende Streckenverlauf (s, Kartenstrecke s_map, Fahrzeugstrecke s_fzg, anhand einer vorgebbaren Anzahl von den Streckenverlauf (s, Kartenstrecke s_map, Fahrstrecke s_fzg) repräsentierenden Streckentupeln (st_1 bis st_n) ermittelt wird, und alle im vorausliegenden Streckenverlauf (s, Kartenstrecke s_map, Fahrstrecke s_fzg) ermittelten Streckentupeln (st_0 bis st_n) entsprechend der Reihenfolge ihres Auftretens ausgegeben und an mindestens ein Fahrerassistenzsystem (9) übertragen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems, insbesondere eines Navigationssystems für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Navigationssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
Navigationssysteme und Verfahren zur Bestimmung der Position eines Fahrzeugs sind bekannt und werden kommerziell eingesetzt. Dabei werden digitale Karten verwendet, beispielsweise um Ziele einzugeben und um mittels einer Zielführung den Fahrer des Fahrzeugs zum eingegebenen Ziel zu führen. Die verwendeten, digitalen Karten weisen als Karteninformationen Straßen- oder Streckenverläufe auf, die beispielsweise durch Kanten, insbesondere Linienelementen gebildet sind. Treffen sich Straßen und somit deren Kanten an einer Kreuzung oder Abzweigung, so werden dieser Punkte des Zusammentreffens durch Knoten repräsentiert. Dabei können die digitalen Karten und das Navigationssystem Informationen über das momentane Fahrzeugumfeld umfassen.
Zur weiteren Verbesserung von Fahrerassistenzsystemen (z. B. zur Fahrzeuglängsführung wie Tempomat, Limiter, ADTR, ACC) sind Informationen von digitalen Karten von Bedeutung. Ein adaptives Fahrgeschwindigkeitsregelsystem (kurz ACC-System (ACC = Adaptive Cruise Control) genannt) kann beispielsweise bei Kenntnis des vorausliegenden Streckenverlaufs hinsichtlich seiner Kurven und Geraden in der Funktion weiterentwickelt werden. Dabei umfassen die Daten des Navigationssystems üblicherweise neben den Daten über eine Vorausschau auch Daten zum Verkehrsumfeld. Dies führt zu einem großen Datenvolumen und einen erheblichen Aufwand zur Verarbeitung und Übertragung aktueller und erforderlicher Daten an Fahrerassistenzsysteme.
Es sind verschiedene Fahrerassistenzsysteme bekannt, welche zur Datenreduzierung verschiedene Einschränkungen vornehmen.
Aus der DE 10 2006 005 513 A1 ist beispielsweise ein Verfahren zur Bestimmung einer Fahrstrecke bekannt, bei welchem die Vorausschau auf eine Vorausentfernung begrenzt wird, wobei eine augenblickliche Krümmung zur Modifizierung des Vertrauens in eine momentan ausgewählte Straße verwendet wird und bei der Vorausschau auf eine begrenzte Vorausentfernung berücksichtigt wird.
Aus der EP 1 318 042 A2 ist ein adaptives Fahrgeschwindigkeitsregelsystem bekannt, an welches Daten eines Navigationssystems, insbesondere Entfernungen, Radien und/oder Neigungen lediglich auf Basis von Kartendaten übertragen werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems anzugeben, bei welchem der zu verarbeitende Datenumfang deutlich reduziert ist. Darüber hinaus ist ein geeignetes Navigationssystem anzugeben.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Das Navigationssystem betreffend wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die im Anspruch 14 angegebenen Merkmale.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Beim Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems, insbesondere eines Navigationssystems für ein Fahrzeug, werden aktuelle Karteninformationen und aktuelle Fahrzeuginformationen erfasst und analysiert, anhand derer eine momentane Streckenposition und/oder ein vorausliegender Streckenverlauf bestimmt werden. Erfindungsgemäß wird der vorausliegende Streckenverlauf anhand einer vorgebbaren Anzahl von den Streckenverlauf repräsentierenden Streckentupeln ermittelt, wobei alle im vorausliegenden Streckenverlauf ermittelten Streckentupeln entsprechend der Reihenfolge ihres Auftretens ausgegeben und an mindestens ein Fahrerassistenzsystem übertragen werden.
Durch eine Reduzierung der zu übertragenden Navigationsdaten auf eine Anzahl von den Streckenverlauf repräsentierenden Streckentupeln ist sendeseitig beim Navigationssystem und empfangsseitig beim Fahrerassistenzsystem eine einfache und schnelle Datenverarbeitung bei geringer Rechenlast ermöglicht. Somit ist eine einfache und datenoptimierte Schnittstelle des Fahrerassistenzsystems zum prognostizierten vorausliegenden Streckenverlauf einer digitalen Karte gegeben. Darüber hinaus ist das zu übertragende Datenvolumen deutlich reduziert und somit eine Datenbusauslastung optimiert. Zudem sind die für das Fahrerassistenzsystem erforderlichen Daten anhand der ermittelten Streckentupeln einfach skaliert und problemorientiert dargestellt. Für eine weitere Reduzierung des Datenaufkommens kann dabei der prognostizierte Streckenverlauf auf eine vorgebbare Vorausentfernung, insbesondere auf einen in der vorausliegenden Entfernung vorgegebenen Horizont oder auf eine Entfernung, welche ein vorausliegendes Ereignis repräsentiert, begrenzt werden.
Unter Karteninformationen im Sinne der Erfindung werden dabei insbesondere alle ein Straßennetz, Streckenverläufe, inklusive Kurven, Geraden, Kreuzungen, Hintergrund, wie Gewässer, bebaute Gebiete, Eisenbahnstrecken, Fahrradstrecken, Objekte, wie Tankstellen, Rasthöfe, Parkplätze, etc. repräsentierende Karten verstanden, die eine Orientierung erleichtern. Unter Fahrzeuginformationen im Sinne der Erfindung werden insbesondere das Fahrzeug selbst und die Fahrzeugumgebung repräsentierende Fahrzeugdaten verstanden, welche beispielsweise mittels Sensoren, insbesondere Fahrzeugsensoren, wie z. B. Radarsensoren, Kamerasensoren, Raddrehzahlsensoren, Tachosensoren, Dreh- oder Gierratensensor (Gyrometer), Beschleunigungssensor, insbesondere Querbeschleunigungssensor, Winkelsensor, insbesondere Lenkradwinkelsensor und/oder Datenempfangseinheiten, wie Satelliten-Empfänger, insbesondere GPS-Empfänger, erfasst bzw. empfangen werden. Unter Streckentupeln wird dabei insbesondere eine vorgebbare Anzahl von genau definierten, möglichen Streckenereignissen verstanden, die entlang eines prognostizierten Streckenverlaufs auftreten können und anhand von Fahrzeug- und/oder Kartendaten beschrieben werden.
Zweckmäßigerweise werden das oder die Streckentupeln ereignisgesteuert und/oder zeitgesteuert an das oder die Fahrerassistenzsysteme übertragen. Beispielsweise wird während der Fahrt und somit beim Navigieren bei Vorliegen eines vorgebbaren Streckenereignisses, z. B. einem Straßen- oder Pfadwechsel, einer Richtungsänderung, ein aktuell ermitteltes Streckentupel an das Fahrerassistenzsystem übertragen, um beispielsweise eine Fahrzeuglängsführung an die aktuelle Fahrsituation anzupassen.
Vorzugsweise werden dazu das oder die Streckentupeln jeweils mindestens einem Streckenereignis zugeordnet. Beispielsweise wird als ein Streckenereignis ein Geradenanfang, ein Geradenende, ein Kurvenanfang, ein Kurvenende, ein Kurvenscheitel, ein Wendepunkt – gegeben durch das Zusammentreffen der Punkte vom Ende einer Kurve und der Anfang einer neuen Kurve –, eine Vorausentfernung, insbesondere ein Zielort oder ein Horizont eines vorausliegenden Streckenverlaufs vorgegeben.
In einer möglichen Ausführungsform wird als Streckentupel mindestens eine Entfernung, insbesondere eine Kartenentfernung, eine Fahrentfernung, eine Vorausentfernung, und/oder ein Radius, insbesondere ein Kartenradius, ein Fahrradius und/oder eine Krümmung, insbesondere eine Kartenkrümmung, eine Fahrkrümmung ermittelt und mindestens einer oder mehrere dieser Streckendaten an das oder die Fahrerassistenzsysteme übertragen. Je nach Vorgabe kann dabei die Übertragung zeitgesteuert, z. B. in Sekundentaktung, und/oder ereignisgesteuert, z. B. bei Motorstart, bei Spuren- oder Straßenwechsel, nach dem Erreichen einer fest vorgegebenen zurückgelegten Distanz, beim Wiederstarten nach Anhalten, erfolgen. Insbesondere werden Streckentupel des vorausliegenden Streckenverlaufs bis zu einer vorgegebenen Entfernung vor dem Fahrzeug übertragen.
Um das Datenaufkommen bei der Übertragung an das oder die Fahrerassistenzsysteme deutlich zu reduzieren, werden von den zu einem Streckenereignis ermittelten Fahr- und/oder Karteninformationen lediglich die ermittelten und zugehörigen Radien und Entfernungen zu den Radien oder Krümmungen als ein Streckentupel vorgegeben oder ermittelt und anschließend übertragen.
Alternativ oder zusätzlich zur Reduzierung des Datenaufkommens durch Reduzierung der Anzahl von zu übertragenden Daten auf z. B. lediglich zu übertragende Radien und Entfernungen oder Krümmungen können diese hinsichtlich der Anzahl bereits reduzierten Daten durch Steuerung der Datenübertragung nochmals reduziert werden. So können beispielsweise die ermittelten Streckendaten als einzelnes Streckentupel nur bei Erreichen eines Streckenereignisses, insbesondere bei Wechseln eines Streckenpfads im Streckenverlauf übertragen werden. Bei Stillstand des Fahrzeugs und/oder bei Verlassen des Streckenverlaufs und/oder Fahren mit unbekannter Position können das oder die vorausgegangenen Streckentupel zeitgesteuert übertragen werden. Alternativ können das oder die vorausgegangenen Streckentupeln in diesen Fällen beibehalten werden, so dass eine nochmalige Übertragung entfällt. Auch können mehrere Streckentupeln zeitfolge- und/oder ereignisfolgerichtig an das oder die Fahrerassistenzsysteme übertragen werden.
Zweckmäßigerweise ist daher vorgesehen, dass die Anzahl und/oder die Häufigkeit der zu übertragenden Streckentupeln vorgegeben werden kann.
Um eine genaue und qualitativ hinreichend gute Vorausschau des Streckenverlaufs ermitteln zu können, können zudem die aktuellen Fahrinformationen und/oder aktuellen Karteninformationen fortlaufend bestimmt und entsprechend angepasst werden. Somit ist eine stets an die momentane Kartensituation und/oder Fahrsituation angepasste Streckenprognose ermöglicht. Darüber hinaus werden die Fahrzeuginformationen (wie Fahrzeugbetriebs-/Fahrzeugzustandsdaten, Fahrzeugumgebungsdaten) fortlaufend erfasst und bei der Streckenprognose berücksichtigt. Dabei können die Fahrzeuginformationen zeit- und/oder ereignisgesteuert, z. B. mit konstanter Taktung, beim Start, im Fahrzeugstillstand, erfasst und aktualisiert werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung werden bzw. wird als vorausliegender Streckenverlauf eine Navigations- oder Fahrstrecke (= Fahrzeuginformation) und/oder eine Kartenstrecke (= Karteninformation) ermittelt. Dabei handelt es sich bei der Navigations- oder Fahrstrecke um einen Pfad, der durch die Navigation gegeben und beim Fahren messbar ist.
Bei der Kartenstrecke handelt es sich um einen Pfad, der anhand der digitalen Karten als wahrscheinlichster Pfad bestimmt wird (auch kurz MPP genannt, mit MPP = most probable path). Der vorausliegende Streckenverlauf – ob Fahr- oder Kartenstrecke – umfasst die zu befahrene Strecken, insbesondere eine Straße mit Kurven und Geraden. Die Beschreibung des Streckenverlaufs erfolgt bevorzugt anhand von Karteninformationen, insbesondere anhand von Radien und Entfernungen zu den Radien oder Kurvenkrümmungen und Entfernungen zu den Kurvenkrümmungen oder Straßenkoordinaten oder Markierungspunkten. Dabei können die einzelnen Straßen durch diese repräsentierende Kanten/Begrenzungen/Linien und deren Schnittpunkte oder Abzweigungen oder Kreuzungen durch diese repräsentierende Knoten oder Bereiche als Karteninformationen in einem Datenspeicher hinterlegt sein oder von einer Zentraleinheit empfangen werden. Vorzugsweise können weitere Karteninformationen, wie z. B. Kurvenbeginn oder -anfang, Kurvenende und/oder Scheitelpunkte, ermittelt und gespeichert werden.
Zur Korrektur und/oder zur fortlaufenden Überwachung der Kartendaten/-informationen und/oder des prognostizierten Streckenverlaufs werden eine von Fahrtbeginn und/oder eine von einer momentanen oder vorausgegangenen Streckenposition zurückgelegte Kartenstrecke und/oder Fahrstrecke ermittelt und bei der nachfolgenden Streckenprognose berücksichtigt, insbesondere zur Korrektur der aktuellen, relativen Entfernung bzw. Kurvenkrümmungen (auch kurz Krümmungen genannt) verwendet.
Im Detail werden bevorzugt die ermittelten aktuellen und/oder vorangegangenen Karteninformationen und/oder Fahrzeuginformationen, insbesondere Fahrstrecke, Kartenstrecke, Kurvenanfang, Kurvenende, Scheitelpunkte, Krümmungen, wie Kartenkrümmungen, Fahrkrümmungen und/oder Entfernungen, wie Kartenentfernungen, Fahrentfernungen, Vorausentfernung anhand der zurückgelegten Karten- und/oder Fahrstrecke, insbesondere einer zuletzt zurückgelegten Karten und/oder Fahrstrecke analysiert und bewertet. Dabei kann beispielsweise die ermittelte Kartenentfernung anhand einer ermittelten Abweichung von der Fahrentfernung korrigiert werden. Anhand der Über- und/oder Unterschreitung der Entfernungsgrenzwerte kann ferner eine Qualität, insbesondere eine Kartenqualität ermittelt werden.
Analog zur Prüfung und Analyse der ermittelten Entfernungsdaten können aktuell, verschiedenartig ermittelte Krümmungswerte, wie Karten- und Fahrkrümmung, und deren mittlere Abweichung zur Bewertung und Anpassung der ermittelten Entfernungen bzw. Krümmung und der zu übertragenden Daten sowie zur Prüfung der Qualität von Karteninformationen/-daten verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Navigationssystem umfasst zumindest einen Datenspeicher, zumindest ein Anzeigeelement und eine Datenempfangsvorrichtung sowie eine Verarbeitungseinheit und eine Datenübertragungseinheit, an welche mindestens ein Fahrerassistenzsystem gekoppelt ist. Dabei umfasst die Verarbeitungseinheit Mittel zum Bestimmen einer momentanen Streckenposition und/oder eines vorausliegenden Streckenverlaufs anhand von aktuellen Karteninformationen und/oder aktuellen Fahrzeuginformationen sowie einer vorgebbaren Anzahl von den Streckenverlauf repräsentierenden Streckentupeln, wobei alle im vorausliegenden Streckenverlauf ermittelten Streckentupeln entsprechend der Reihenfolge ihres Auftretens ausgebbar und an mindestens ein Fahrerassistenzsystem übertragbar sind.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:
1 schematisch ein Blockschaltbild eines Navigationssystems,
1 zeigt ein Navigationssystem 1 mit zumindest einer Verarbeitungseinheit 2, zumindest einem Datenspeicher 3 und eine Anzahl von Fahrzeugsensoren 4 bis 7, wie beispielsweise Raddrehzahlsensor 4, Gierratensensor 5, Querbeschleunigungssensor 6, Datenempfangseinrichtung 7. Auch können weitere Sensoren, wie beispielsweise Radareinheiten, wie Nah- und Fernbereichsradar, Satellitenempfangseinheiten, Lenkradwinkelsensoren, optische Aufnahmeeinheiten, wie Kameras zur Erfassung der Fahrzeugumgebung und/oder mit der Verarbeitungseinheit 2 verbundene Steuereinheiten vorgesehen sein.
Die von den Fahrzeugsensoren 4 bis 7 erfassten Fahrzeugdaten, Fahrdaten und/oder Fahrzeugumgebungsdaten werden als Fahrzeuginformationen FI der Verarbeitungseinheit 2 zugeführt und von dieser anhand von im Datenspeicher 3 hinterlegten digitalen Karteninformation KI zur Prognose eines Streckenverlaufs s und/oder einer Streckenposition pos verwendet.
Zur Anzeige des ermittelten, insbesondere vorausliegenden Streckenverlaufs s bzw. der momentanen oder einer vorausliegenden Streckenposition pos umfasst das Navigationssystem 1 zumindest ein Anzeigeelement 8, welches mit der Verarbeitungseinheit 2 verbunden ist. Je nach Basis des ermittelten Streckenverlaufs s und/oder der Streckenposition pos – auf Basis von Karteninformationen KI oder auf Basis von Fahrinformationen FI – wird ein entsprechender kartenbasierter Streckenverlauf s_map, ein fahrbasierter Streckenverlauf s_fzg, eine kartenbasierte Streckenposition pos_map und/oder eine fahrbasierte Streckenposition pos_fzg ermittelt und auf der Anzeigeeinheit 8 ausgegeben.
Darüber hinaus ist die Verarbeitungseinheit 2 mit mindestens einem Fahrerassistenzsystem 9 über eine Datenübertragungseinheit 10, z. B. einen Datenbus oder eine Funkverbindung, verbunden sein. Dabei sind dem Fahrerassistenzsystem 9 anhand des ermittelten prognostizierten Streckenverlaufs s bzw. der Streckenposition pos Streckeninformationen oder -daten zur Beeinflussung einer Fahrfunktion zuführbar. Um die Anzahl der zu übertragenden Daten zu reduzieren, werden als Streckeninformationen an das oder die Fahrerassistenzsysteme 9 mindestens ein Streckentulpel st_0 bis st_n übertragen.
Anhand der an das Assistenzsystem 9 übermittelten Streckentupel st_0 bis st_n kann eine Fahrfunktion beeinflusst werden. Hierzu wird mittels des Assistenzsystems 9 ein Steuersignal S erzeugt, das an entsprechende Fahrzeugeinheiten, wie einem Steuergerät, einem anderen Assistenzsystem, Aktoren, übertragen wird.
Im nachfolgend näher beschriebenen Verfahren zum Betrieb des Navigationssystems 1 wird der ermittelte Streckenverlauf s, insbesondere die Kartenstrecke s_map und/oder die Fahrstrecke s_fzg in einer besonders effizienten Weise dem oder den Fahrerassistenzsystemen 9 anhand der übertragenen Streckentupeln st_0 bis st_n zugänglich gemacht. Das Verfahren reduziert somit das Datenaufkommen auf ein Minimum, wobei die relevanten Informationen quasi ohne Verluste und skalierbar verfügbar sind. Das Verfahren kann beispielsweise zur Verbesserung eines Längsregelsystems verwendet werden.
Darüber hinaus kann das Verfahren auch für andere Fahrerassistenzfunktionen eingesetzt werden.
Die Verarbeitungseinheit 2 ermittelt aus dem Datenspeicher 3 und aus dort hinterlegten Karteninformationen KI einen voraus befindlichen Streckenverlauf s_map, der zur Unterscheidung gegenüber einem aus der Navigation und somit aus aktuellen Fahrzeuginformationen FI ermittelten, insbesondere gemessenen Streckenverlauf s_fzg als Kartenstrecke s_map im Weiteren bezeichnet wird. Der anhand der Fahrzeuginformationen FI ermittelte, insbesondere gemessene Streckenverlauf s_fzg wird im Weiteren als Fahrstrecke s_fzg bezeichnet. Darüber hinaus können aktuelle Fahrzeugpositionen pos, insbesondere kartenbasierte Kartenpositionen pos_map und/oder fahrbasierte Fahrpositionen pos_fzg auf den digitalen Karten ermittelt werden.
Dabei können bzw. kann die ermittelte Kartenstrecke s_map und/oder die gemessene Fahrstrecke s_fzg zur Unterstützung einer Fahrerassistenzfunktion eines der Fahrerassistenzsysteme 9, z. B. eines Abstandsregeltempomats, eines Fahrgeschwindigkeitsregelsystems, genutzt werden.
Die ermittelten Kartenstrecken s_map und/oder gemessenen Fahrstrecken s_fzg können insbesondere bis zu einem vorgebbaren Zeitpunkt als vorangegangene und somit bereits zurückgelegte Kartenstrecken s_map bzw. Fahrstrecken s_fzg gespeichert und die Vergangenheit repräsentierende Streckenverläufe s mitgeführt werden.
Zusätzlich zur Erfassung der Kartenstrecke s_map anhand von momentanen, insbesondere empfangenen und/oder vorangegangenen, insbesondere gespeicherten Karteninformationen KI werden während der Fahrt aktuelle Fahrzeuginformationen FI mittels der Fahrzeugsensoren 4 bis 7 und/oder mindestens einem der Fahrerassistenzsysteme 9 erfasst und als Referenz zu den Karteninformationen KI verwendet.
Zu der oder den ermittelten Fahrzeugpositionen pos, wie Fahrpositionen pos_fzg oder Kartenposition pos_map kann darüber hinaus ein voraus liegender Pfad oder Streckenverlauf s, insbesondere der so genannte MPP (mit MPP = most probable path, im Weiteren kurz MPP genannt) als Strecke oder Fahrtroute vorgegeben und definiert werden. Der MPP entspricht der wahrscheinlichsten Fahrtroute. Ein einfacher MPP kann aus den Regeln: Bleibe auf der aktuellen Straße bis zu einer Straße mit einer größeren Straßenklasse. Befahre die Straße mit der höheren Klasse nach rechts. Die Straßen sind vorzugsweise in mehreren Klassen unterteilt. Die Straße mit der höchsten Klasse entspricht einer Autobahn. Falls eine Zielführung aktiviert ist, kann der Pfad der Zielführung als MPP verwendet werden.
Dabei kann die Weite oder Entfernung e des Horizonts vom MPP als Vorausentfernung e_vorausschau vorgegeben werden. Deren Wert wird beispielsweise in Metern bestimmt. Der Streckenverlauf s beinhaltet die zu befahrene Strecke hinsichtlich seiner Kurven und Geraden.
Zur Reduzierung der Streckendaten und somit der zu übertragenden Daten erfolgt die Beschreibung des Streckenverlaufs s durch die Daten- oder Streckentupel st_0 bis st_n. Dabei repräsentieren die Streckentupel st_0 bis st_n mindestens ein oder mehrere im Streckenverlauf s auftretende Streckenereignisse, wie beispielsweise Kurvenanfang KA, Kurvenende KE, Geradenanfang GA, Wendepunkt, der durch das Zusammentreffen der Punkte vom Ende einer Kurve (= KE) und Anfang einer neuen Kurve (= KA) gegeben ist, etc. Das jeweilige Streckenereignis kann mittels des zugehörigen Streckentupel st_0 bis st_n anhand von wenigen, vorgebbaren Karten- und/oder Fahrinformationen KI, FI, wie beispielsweise Radien r, insbesondere Kartenradien r_map, Fahrradien r_fzg und Entfernungen e, insbesondere Kartenentfernungen e_map, Fahrentfernungen e_fzg zu den Radien r, r_map, r_fzg oder Kurvenkrümmungen c →, wie Kartenkrümmungen
_map, Fahrkrümmungen c →_fzg und Entfernungen e, e_map, e_fzg beschrieben werden.
Das Navigationssystem 1 bestimmt zum MPP an diskreten Stellen, insbesondere an Positionen pos, pos_map, pos_fzg eines Streckenereignisses oder in kontinuierlich Weise die Radien r, r_map, r_fzg, die Entfernungen e, e_map, e_fzg oder die Krümmungen c →, c →_map, c →_fzg. Aus dieser Datenansammlung werden nun die wichtigsten Kurveninformationen selektiert und kommuniziert.
Im Folgenden wird die Verfahrensbeschreibung mit der Verwendung von Radien r, r_map, r_fzg (im Weiteren kurz r genannt) durchgeführt. Alternativ kann das Verfahren auf Grundlage des Zusammenhangs Radius = 1/Krümmung in analoger Weise auf Basis von Krümmungen c →, c →_map, c →_fzg (im Weiteren kurz c → genann) ausgeführt werden.
Die Streckenereignisse werden als Streckentupel st_0 bis st_n ermittelt, beschrieben und angekündigt. Es wird zwischen Gerade G und Kurve K unterschieden. Die Streckenereignisse können sein: Geradenanfang GA, Geradenende GE, Kurvenanfang KA, Kurvenende KE, Kurvenscheitel KS, Horizont H (= Streckentupel st_n in der Entfernung e_vorausschau). Die Ereignisse Kurvenende KE und Geradenanfang GA, Geradenanfang GA und Kurvenende KE und/oder Kurvenende KE und Kurvenanfang KA können jeweils zusammenfallen.
Eine Kurve K kann eine Rechts- oder eine Linkskurve sein. Dies wird durch unterschiedliche Vorzeichen der Radien r bestimmt. In einer möglichen Darstellung hat eine Rechtskurve negative Werte, eine Linkskurve positive Werte.
Eine Gerade G ist dann gegeben, wenn der Absolutbetrag des Radius r größer als ein vorgegebener Wert GRENZRADIUS_GERADE in Metern ist. Die Gerade G endet, wenn der Absolutbetrag des Radius r kleiner als der vorgegebene Wert GRENZRADIUS_GERADE ist. Bei einer Kurve K werden beispielsweise erst der Kurvenscheitelpunkt KS (minimaler Absolutbetrag des Radius r) und dann das Kurvenende KE angegeben (letzter zu dieser Kurve gehörender Punkt). Eine Kurve K kann mit einer Kurve K in die andere Richtung (dann liegt eine S-Kurve vor) oder mit einer Geraden G enden. Alle Streckenereignisse des MPP werden als diese jeweils repräsentierende Streckentupeln st_0 bis st_n der Reihe nach, zumindest jeweils einmal, mit aufsteigender Entfernung e zum Fahrzeug ausgegeben. Das bedeutet, dass zu Beginn das unmittelbar nächste vor dem Fahrzeug befindliche Streckenereignis und dessen zugehöriges Streckentupel st_1 zuerst angegeben wird, danach wird das darauf folgende Streckentupel st_2, st_3 bis st_n angegeben usw. Auch kann für die momentane Fahrzeugposition pos ein diese repräsentierendes Streckentupel st_0 ermittelt oder vorgegeben und gegebenenfalls übertragen werden.
Je nach Basis des Verfahrens – radien-/entfernungsbasiert oder krümmungsbasiert – wird das jeweilige Streckentupel st_0 bis st_n anhand der Radien r der Streckenereignisse und der Entfernung e vom Fahrzeug dort hin oder als Krümmungen c → angegeben oder beschrieben. Zu jedem Radius r wird insbesondere eine aktuelle Entfernung e zum Fahrzeug angegeben. Bei Geradenanfang GA, Geradenende GE oder dem Scheitelpunkt KS wird ein fest definierter Wert für den Radius r, wie z. B. der Wert GRENZRADIUS_GERADE verwendet und vorgegeben oder ermittelt.
Sind alle Streckenereignisse innerhalb des MPP mit der Vorausentfernung e_vorausschau angegeben, wird der Radius r in der konstanten Vorausentfernung e_vorausschau angegeben. Tritt im nächsten Schritt und damit nach einer Zeit dt und einem durch die Fahrzeugbewegung zurück gelegten Weg ds, ein oder mehrere Streckenereignisse innerhalb der neuen Vorausentfernung e_vorausschau auf, so werden sie der Reihe nach gesendet, bis nur noch das Daten- oder Streckentupel st_n für die Vorausentfernung e_vorausschau übrig bleibt. Der Radius r für die Vorausentfernung e_vorausschau wird in den Zyklen nicht gesendet, wenn davor liegende Streckenereignisse noch nicht gesendet wurden.
Ist die Streckeninformation bis zur Vorausentfernung e_vorausschau kommuniziert und das Fahrzeug bewegt sich nicht, kann der Radius r in der Vorausentfernung e_vorausschau erneut gesendet werden oder es wird nicht gesendet, bis sich die Vorausschau auf dem MPP weiter nach vorne bewegt hat und somit eine neue Vorausentfernung e_vorausschau vorgegeben oder ermittelt wurde.
Unmittelbar nach einem Wechsel des Navigationspfads (z. B. bei einem Abbiegen vom MPP) wird dies durch Übertragung eines betreffenden Signals an das Fahrerassistenzsystem 9 diesem angezeigt. Danach wird erneut mit dem Signalisieren des ersten, vor dem Fahrzeug befindlichen Radius r begonnen, indem ein zugehöriges Streckentupel st_1 bis st_n ermittelt und übertragen wird.
Bei einem Wechsel des Pfades oder bei einer unbekannten Position pos (z. B. pos = Offroad) können die Werte für den Radius r und die Entfernung e Defaultwert beinhalten.
Darüber hinaus kann die Vorgabe der Vorausentfernung e_vorausschau (= Weite der Vorausschau) und der Unterscheidung zwischen Geraden G und Kurven K mit dem Parameter oder Wert GRENZRADIUS_GERADE das Datenvolumen weiter begrenzt oder reduziert werden.
Auch können die zu übertragenden Daten, d. h. die Streckentupeln st_0 bis st_n, zeit- und/oder ereignisgesteuert übertragen werden. Beispielsweise wird mit einer vorgebbaren Zykluszeit die Häufigkeit der zu sendenden Daten bestimmt und mit der Anzahl der Streckentupeln st_0 bis st_n und deren Werte oder Parameter, wie Radius r, Entfernung e oder Krümmung c → die Zahl der Werte, die je Zyklus gesendet werden.
Eine sehr einfache Lösung kann z. B. durch das Senden von einem Radienwert und dem zugehörigen Entfernungswert mit einer Sekundentaktung gegeben sein. Ein Szenario könnte dann entsprechend folgende Sendereihenfolge beinhalten:
t0 = 0s: r = GRENZRADIUS_GERADE, e = 20 m (erstes Streckenereignis 20 m vor der aktuellen Fahrzeugposition pos ist ein ”Geradenpunkt”)
t1 = 1 s: r = 700 m, e = 100 m (Kurvenscheitel KS einer Linkskurve K mit einem Radius r von 700 m in der Entfernung e von 100 m zur aktuellen Fahrzeugposition pos)
t2 = 2 s: r = GRENZRADIUS_GERADE, e = 150 m (Kurvenende KE in 150 m von aktueller Fahrzeugposition pos, zwischen t1 und t2 kann eine Fahrzeugbewegung erfolgt sein)
t3 = 3 s: r = GRENZRADIUS_GERADE, e = e_vorausschau (erneute Angabe eines ”Geradenpunkts”, so dass eine Gerade G vom Punkt t2 bis t3 gegeben ist, mit der Vorausentfernung e_vorausschau ist beispielsweise der Horizont H erreicht)
t4 = 4 s: r = GRENZRADIUS_GERADE, e = e_vorausschau (erneute Angabe eines ”Geradenpunkts” in der Vorausentfernung e_vorausschau, es kann die Position zu den Zeitpunkten t3 und t4, wegen einer Fahrzeugbewegung unterschiedlich sein)
t5 = 5 s: r = GRENZRADIUS_GERADE, e = 160 m (”Geradenpunkt” der ein Geradenende GE und gleichzeitig ein Kurvenanfang KA darstellt, weil die Entfernung e < der Vorausentfernung e_vorausschau ist)
t6 = 6 s: r = –1200 m, e = 170 m (Kurvenscheitel KS einer Rechtskurve in 170 m Entfernung e zur aktuellen Fahrzeugposition pos)
usw.
Der Empfänger des oder der Fahrerassistenzsysteme 9 nimmt die Informationen auf und korrigiert gegebenenfalls die Entfernungswerte zu den Streckenereignissen entsprechend der zurückgelegten Wegstrecke s_map0, s_fzg0, insbesondere der zuletzt zurückgelegten Wegstrecke s_loesch laufend. Auch können bereits mittels der Verarbeitungseinheit 2 des Navigationssystems 1 die Entfernungs-, Radien- und/oder Krümmungswerte korrigiert werden. Dazu kann die Fahrzeuggeschwindigkeit v nach Kenntnis aus der Raddrehzahl ermittelt werden. Alternativ kann die Fahrzeuggeschwindigkeit v aus einer satellitenbasierten Positionsänderung beispielsweise eines GPS-Systems oder aus einer Kombination von fahrbasierten und/oder satellitenbasierten Fahrdaten ermittelt werden. Durch eine Integration über der Zeit kann darüber hinaus die zurückgelegte Wegstrecke s_map0, s_fzg0, s_loesch bestimmt werden.
Die Radieninformation kann beispielsweise direkt im Navigationssystem 1 hinterlegt sein oder aus so genannten shape points weitgehend in Echtzeit, insbesondere online ermittelt werden. Shape points sind Punkte auf der Karte, die den Streckenverlauf s und weitere Attribute beinhalten. Da die Streckenereignisse nicht auf die shape points fallen müssen, kann auch zwischen den shape points durch Interpolation der Radius r ermittelt werden. Eine besonders vorteilhafte Interpolation ist bei verhältnismäßiger Interpolation zwischen den Abständen und der Kurvenkrümmung c → gegeben. Beispiel: Punkt 1 hat einen Radius r = 1000 m und Punkt 2 hat einen Radius r = 500 m, die Entfernung e zwischen den Punkten 1 und 2 beträgt 100 m. Gesucht ist der Radius r in 50 m Entfernung. Die Krümmung c → zum Punkt 1 beträgt 0.001/m und zum Punkt 2 0.002/m. Dann ergibt sich in der Mitte als Krümmung c → (0.001 + (0.002 – 0.001)/100·50)1/m = 0.0015/m, was einem Radius r von 667 m entspricht.
Alternativ zum Radius r kann auch die Krümmung E als Datenbasis verwendet werden. Weitere Streckenereignisse können z. B. lokale Maximas oder lokale Minimas oder Wendepunkte innerhalb einer Kurve K oder Punkte in äquidistanter Entfernung e zum Fahrzeug oder Punkte mit äquidistanter Entfernung e zueinander sein.
Das Verfahren kann auch mit einem in der Vorausentfernung e_vorausschau variablen Horizont durchgeführt werden. Es kann dann z. B. auf gut ausgebauten Straßen der Wert der Vorausentfernung e_vorausschau größer sein als auf einer kurvigen Landstraße.
Das Verfahren wurde unter Angabe der Daten- oder Streckentupel st_0 bis st_n mit relativer Entfernung e zum Fahrzeug beschrieben. Ein analoges Vorgehen kann auch bei einer absoluten Streckenangabe der Entfernungen e der Streckentupeln st_0 bis st_n erfolgen. Dann ist zusätzlich die Fahrzeugposition pos zu übertragen.
Der Parameter GRENZRADIUS_GERADE kann auch in Abhängigkeit von der Strecke s gewählt werden. Die Wahl kann durch den Straßentyp oder Fahrzeuggeschwindigkeit oder Streckenverlauf s selbst getroffen werden. So ist z. B. auf der Autobahn der Wert GRENZRADIUS_GERADE größer als auf kurvigen Landstraßen.
Der Empfänger, d. h. das Assistenzsystem 9, erhält mittels der übertragenen Streckentupeln st_0 bis st_n insbesondere sortiert in aufsteigender Reihenfolge die Kurveninformation.
Ein wiederholtes Senden der Kurveninformation, wie es z. B. im Stillstand für die Vorausentfernung e_vorausschau erfolgen kann, kann einfach ausgeblendet werden. Gleichzeitig dient diese Wiederholung als Zeichen der korrekten Funktion. Der Speicherbedarf beim Assistenzsystem 9 ist somit gering und der Speicher ist optimal genutzt.

1: Navigationssystem
2: Verarbeitungseinheit
3: Datenspeicher
4: Raddrehzahlsensor
5: Gierratensensor
6: Querbeschleunigungssensor
7: Datenempfangseinrichtung
8: Anzeigeeinheit
9: Fahrerassistenzsystem
10: Datenübertragungseinheit
c →: Krümmung
c →_map: Kartenkrümmung
c →_fzg: Fahrzeugkrümmung
e: Entfernungen
e_map: Kartenentfernung
e_fzg: Fahrentfernung
FI: Fahrzeuginformationen
KA: Kurvenanfang
KE: Kurvenende
KI: Karteninformationen
pos_map: Kartenposition
pos_fzg: Fahrposition
Q: Qualität
s: Strecke
s_map: Kartenstrecke
s_map0: zurückgelegte Kartenstrecke
s_fzg: Fahrstrecke
s_fzg0: zurückgelegte Fahrstrecke
s_loesch: zuletzt zurückgelegte Fahrstrecke
S: Steuersignal
st_0 bis st_n: Streckentupeln

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006005513 A1 [0005]
- EP 1318042 A2 [0006]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems (1), insbesondere eines Navigationssystems (1) für ein Fahrzeug, bei dem aktuelle Karteninformationen (KI) und aktuelle Fahrzeuginformationen (FI) erfasst und analysiert und anhand derer eine momentane Streckenposition (s_pos) und/oder ein vorausliegender Streckenverlauf (s, Kartenstrecke s_map, Fahrstrecke s_fzg) bis zu einer vorgebbaren Vorausentfernung (vorausschau) bestimmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der vorausliegende Streckenverlauf (s, Kartenstrecke s_map, Fahrstrecke s_fzg) anhand einer vorgebbaren Anzahl von den Streckenverlauf (s, Kartenstrecke s_map, Fahrstrecke s_fzg) repräsentierenden Streckentupeln (st_1 bis st_n) ermittelt wird, wobei alle im vorausliegenden Streckenverlauf (s, Kartenstrecke s_map, Fahrstrecke s_fzg) ermittelten Streckentupeln (st_0 bis st_n) entsprechend der Reihenfolge ihres Auftretens ausgegeben und an mindestens ein Fahrerassistenzsystem (9) übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Streckentupeln (st_0 bis st_n) ereignisgesteuert und/oder zeitgesteuert an das oder die Fahrerassistenzsysteme (9) übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Streckentupeln (st_0 bis st_n) jeweils mindestens einem Streckenereignis zugeordnet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Streckentupel (st_0 bis st_n) mindestens eine Entfernung (e, e_map, e_fzg, e_vorausschau) und/oder ein Radius (r, r_map, r_fzg) und/oder eine Krümmung (c →,
_map, c →_fzg) ermittelt und mindestens einer oder mehrere dieser Streckendaten an das oder die Fahrerassistenzsysteme (9) übertragen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu einem Streckenereignis ermittelten und zugehörigen Radien (r, r_map, r_fzg) und Entfernungen (e, e_map, e_fzg) zu den Radien (r, r_map, r_fzg) als ein Streckentupel (st_0 bis st_n) vorgegeben werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Streckenereignis ein Geradenanfang (GA), ein Geradenende (GE), ein Kurvenanfang (KA), ein Kurvenende (KE), ein Kurvenscheitel (KS), ein Wendepunkt, eine Vorausentfernung (e_vorausschau), insbesondere ein Zielort oder ein Horizont vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen eines Streckenereignisses, insbesondere bei Wechseln eines Streckenpfads im Streckenverlauf (s, s_map, s_fzg) das oder die Streckentupel (st_0 bis st_n) und/oder bei Stillstand des Fahrzeugs und/oder bei Verlassen des Streckenverlaufs (s, s_map, s_fzg) und/oder Fahren mit unbekannter Position (pos) das oder die vorausgegangenen Streckentupel (st_0 bis st_n) zeitgesteuert übertragen werden oder beibehalten werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl und/oder Häufigkeit der zu übertragenden Streckentupeln (st_0 bis st_n) vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Streckentupel (st_0 bis st_n) des vorausliegenden Streckenverlaufs bis zu einer vorgegebenen Entfernung vor dem Fahrzeug übertragen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als vorausliegender Streckenverlauf (s) eine Navigations- oder Fahrstrecke (s_fzg) und/oder eine Kartenstrecke (s_map) ermittelt werden bzw. wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Streckenverlauf (s) eine zu befahrende Strecke mit Kurven und Geraden umfasst, wobei das jeweilige Streckenereignis anhand von Radien (r, r_map, r_fzg) und Entfernungen (e, e_map, e_fzg) zu den Radien (r, r_map, r_fzg) oder Kurvenkrümmungen (c →, c →_map, c →_fzg) und Entfernungen (e, e_map, e_fzg) zu den Kurvenkrümmungen (c →, c →_map, c →_fzg) oder Straßenkoordinaten oder Markierungspunkten beschrieben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine von Fahrtbeginn (map0, fzg0) und/oder eine von einer momentanen oder vorausgegangenen Streckenposition (pos_map, pos_fzg) zurückgelegte Kartenstrecke (s_map0) und/oder Fahrstrecke (s_fzg0) ermittelt werden bzw. wird, anhand der die aktuellen Entfernungen (e, e_map, e_fzg) korrigiert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten aktuellen und/oder vorangegangenen Karteninformationen (KI) und/oder Fahrzeuginformationen (FI) und die die Streckenereignisse repräsentierenden Streckentupeln (st_0 bis st_n), insbesondere Radien (r, r_map, r_fzg), Fahrstrecke (s_fzg), Kartenstrecke (s_map), Kurvenanfang (KA), Kurvenende (KE), Scheitelpunkte (KS), Krümmungen (c →), wie Kartenkrümmungen (c →_map), Fahrkrümmungen (c →_fzg) und/oder Entfernungen (e), wie Kartenentfernungen (e_map), Fahrentfernungen (e_fzg) anhand der zurückgelegten Karten- und/oder Fahrstrecke (s_map0, s_fzg0), insbesondere einer zuletzt zurückgelegten Strecke (s_loesch) analysiert, bewertet und/oder korrigiert werden.
Navigationssystem (1), insbesondere Navigationssystem für ein Fahrzeug, umfassend zumindest einen Datenspeicher (3), zumindest ein Anzeigeelement (8) und eine Datenempfangsvorrichtung (7), eine Verarbeitungseinheit (2) und eine Datenübertragungseinheit (10), an welche mindestens ein Fahrerassistenzsystem (9) gekoppelt ist, gekennzeichnet durch die Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Navigationssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (2) Mittel zum Bestimmen einer momentanen Streckenposition (pos, pos_fzg, pos_map) und/oder eines vorausliegenden Streckenverlaufs (s, s_map, s_fzg) anhand von aktuellen Karteninformationen (KI) und/oder aktuellen Fahrzeuginformationen (FI) sowie einer vorgebbaren Anzahl von den Streckenverlauf (s, s_map, s_fzg) repräsentierenden Streckentupeln (st_1 bis st_n) umfasst, wobei alle im vorausliegenden Streckenverlauf (s, s_map, s_fzg) ermittelten Streckentupeln (st_1 bis st_n) entsprechend der Reihenfolge ihres Auftretens ausgebbar und an mindestens ein Fahrerassistenzsystem (9) übertragbar sind.