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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System, um
eine Verkehrsführung von mehreren Verkehrsteilnehmern,
beispielsweise von Kraftfahrzeugen, automatisch zu verbessern.
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Die
DE 102 10 546 A1 betrifft
ein Verfahren zur automatischen Fahrzeugführung, wobei
Infrastrukturdaten an ein Fahrzeug übermittelt werden und
Befehle für eine Fahrzeugführung anhand dieser Infrastrukturdaten
berechnet werden.
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Die
DE 10 2005 045 049
A1 beschreibt eine Navigationseinrichtung für
Fahrzeuge, wobei neben bekannten Funktionen zur Fahrzeugortung und
Routenplanung Zusatzfunktionen zur Optimierung des Energieverbrauchs
des Fahrzeugs bereitgestellt werden.
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Die
DE 103 23 936 A1 offenbart
ein Navigationssystem mit einem mobilen Client-Teil und einem stationären
Navigationsserver-Teil. Dabei überträgt der mobile
Client-Teil Positionsdaten an den stationären Navigationsserver-Teil
und der Navigationsserver-Teil überträgt Manöveranweisungsdaten
an den Client-Teil.
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Die
DE 100 34 788 A1 offenbart
ein Verfahren zum Sammeln von Daten mit einer Basisstation und einer
in einem Kraftfahrzeug angeordneten Datenstation. Dabei werden durch
die Datenstation ermittelte Daten, welche aus Umgebungsdaten des Kraftfahrzeugs
bestehen, an die Basisstation übermittelt.
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Die
DE 600 34 232 T2 stellt
ein Verfahren und eine Vorrichtung für das Speichern, Abrufen
und Verbreiten von Ortinformation in Bezug auf einen geographischen
Punkt, basierend auf einer Positionierinformation, bereit.
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Die
DE 102 00 002 A1 beschreibt
ein elektronisches interaktives Verkehrsabwicklungs-Netzwerkverfahren.
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Die
vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Verkehrsführung
eines Fahrzeugs gegenüber dem Stand der Technik weiter
zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch ein Verfahren zur automatischen Verkehrsführung nach
Anspruch 1 und ein System zur automatischen Verkehrsführung
nach Anspruch 13 gelöst. Die abhängigen Ansprüche
definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur automatischen
Verkehrsführung bereitgestellt. Dabei werden verkehrsrelevante
oder einen Straßenverkehr betreffende Informationen über
ein Umfeld oder eine Umgebung von mehreren Verkehrsteilnehmern oder
von einer Verkehrsinfrastruktur (z. B. Einrichtungen, welche einen
Verkehr erfassen und/oder regeln) automatisch erfasst und als Umfelddaten
an eine zentrale Steuereinheit übermittelt. Die Umfelddaten
werden dann von der zentralen Steuereinheit in einem allgemeinen
Umfeldmodell dargestellt, so dass dieses allgemeine Umfeldmodell
das Umfeld der Verkehrsteilnehmer beschreibt. Um die Verkehrsführung
der Verkehrsteilnehmer zu unterstützen, werden von der
zentralen Steuereinheit aus dem allgemeinen Umfeldmodell diejenigen
Verkehrsführungsdaten, welche ein Umfeld eines jeweiligen
Verkehrsteilnehmers betreffen, automatisch an diesen Verkehrsteilnehmer übermittelt.
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Unter
einer automatischen Verkehrsführung wird dabei eine automatische
Bereitstellung von Informationen verstanden, um eine Verkehrsführung eines
Verkehrsteilnehmers, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, zu ermöglichen
oder zu verbessern, indem beispielsweise der Fahrer des Kraftfahrzeugs durch
die bereitgestellte Information die Führung seines Kraftfahrzeugs
verbessert
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Indem
die Verkehrsteilnehmer ständig Informationen aus ihrem
Umfeld ermitteln und an die zentrale Steuereinheit melden, ist das
von der zentralen Steuereinheit abhängig von diesen Informationen
erstellte allgemeine Umfeldmodell ständig auf einem aktuellen
Stand. Darüber hinaus bietet die vorliegende Erfindung
im Vergleich zu Verfahren nach dem Stand der Technik, welche in
der Regel auf einer direkten und unmittelbaren Kommunikation bzw.
auf einem direkten und unmittelbaren Informationsaustausch basieren,
den Vorteil, dass aufgrund des allgemeinen Umfeldmodells auch eine
zeitliche Integration verschiedener Informationsquellen (Verkehrsteilnehmer)
möglich ist. Wenn beispielsweise mehrere Fahrzeuge einen
ESP-Eingriff an derselben Stelle an die zentrale Steuereinheit melden,
wird diese Information in dem allgemeinen Umfeldmodell berücksichtigt
(gelernt) und auch dann an einen anderen Verkehrsteilnehmer weitergegeben,
wenn die diese Information meldenden Verkehrsteilnehmer keine Kommunikationsverbindung
mehr mit der zentralen Steuereinheit unterhalten, da sie beispielsweise
nicht mehr an dem Verkehrsgeschehen teilnehmen. Dadurch ist die
vorliegende Erfindung in der Lage vor Gefahrensituationen, wie z.
B. Aquaplaning, Glatteis oder Unfällen, zu warnen.
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Die
verkehrsrelevanten Informationen können dabei sowohl Informationen
von den Verkehrsteilnehmern selbst als auch Informationen von Einrichtungen
umfassen, welche einen Verkehr der Verkehrsteilnehmer erfassen oder
regeln. Unter den Einrichtungen, welche den Verkehr der Verkehrsteilnehmer
erfassen oder regeln werden dabei beispielsweise Lichtsignalanlagen
(Ampeln) oder Verkehrsleitsysteme verstanden.
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Die
Berücksichtigung von verkehrsrelevanten Informationen der
den Verkehr regelnden oder erfassenden Einrichtungen in dem allgemeinen
Umfeldmodell weist folgende Vorteile auf:
- • Da
es sich bei diesen Einrichtungen meist um feststehende Einrichtungen
handelt, kann die Kommunikation zwischen diesen Einrichtungen und
der zentralen Steuereinheit über drahtgestützte
Kommunikationsverbindungen erfolgen, was Vorteile hinsichtlich der übertragbaren
Bandbreite und auch Vorteile hinsichtlich der Verfügbarkeit
der Kommunikationsverbindung bietet.
- • Da diese Einrichtungen quasi ständig in
Betrieb sind, enthält das allgemeine Umfeldmodell auch dann
verkehrsrelevante Informationen in ausreichendem Ausmaß,
wenn die Anzahl der Verkehrsteilnehmer, welche mit der zentralen
Steuereinheit in Kommunikationsverbindung stehen, gering ist. Dadurch
entsteht quasi ein Kundennutzen bereits für den ersten
Verkehrsteilnehmer welcher in eine Kommunikationsverbindung mit
der zentralen Steuereinheit tritt, so dass keine kritische Anzahl
von Verkehrsteilnehmern überwunden werden muss, um einen
Vorteil für die Verkehrsteilnehmer zu bieten, wie dies
beispielsweise bei Verfahren nach dem Stand der Technik, wobei so genannte
Adhoc-Netze aufgebaut werden, der Fall ist. Dadurch wird auch vermieden,
dass beispielsweise für eine Markteinführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens sofort eine (preiswerte)
Ausrüstung von sehr vielen Verkehrsteilnehmern erforderlich
ist, um für einen entsprechenden Nutzen für den
einzelnen Verkehrsteilnehmer zu sorgen.
- • Durch die Einbindung dieser Einrichtungen wird den
speziellen Anforderungen von Assistenz- und Sicherheitsanwendungen
für urbane Umgebungen Rechnung getragen, da sich diese
Einrichtungen vermehrt in urbanen Umgebungen befinden.
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Gemäß einer
bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
werden die Umfelddaten in dem allgemeinen Umfeldmodell in der Form
eines attributierten Graphen dargestellt, wobei die Kanten dieses
Graphen Verkehrswegen oder Abschnitten von Verkehrswegen entsprechen
und die Knoten dieses Graphen am Ende einer Kante angeordnet sind und
beispielsweise an jeder Kreuzung von mindestens zwei Verkehrswegen
oder an jedem Verbindungspunkt von mindestens zwei Abschnitten eines Verkehrswegs
vorhanden sind. Dabei sind sowohl die Kanten als auch die Knoten
jeweils mit Attributen zur Darstellung von Umfelddaten und/oder
von verkehrsrelevanten Informationen versehen, wobei die Attribute
der Kanten Kantenattribute und die Attribute der Knoten Knotenattribute
genannt werden. Wenn sich die Attribute eines Verkehrswegs zwischen
zwei Abschnitten dieses Verkehrswegs unterscheiden, wird beispielsweise
jeder dieser Abschnitte von einer eigenen Kante repräsentiert.
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Die
Kantenattribute umfassen dabei mindestens eine Angabe aus einer
Gruppe, wobei diese Gruppe folgende Angaben umfasst:
- • Eine Fahrtrichtung des entsprechenden Verkehrswegs.
Bei einer Einbahnstraße enthält dieser Angabe
beispielsweise die Information, in welcher Richtung die Verkehrsteilnehmer
diesen Verkehrsweg befahren dürfen.
- • Eine Anzahl der Fahrspuren des entsprechenden Verkehrswegs.
Da in der Regel jedes Fahrzeug eine Fahrspur einnimmt, kann mit
dieser Angabe ein potentieller Durchsatz für den entsprechenden
Verkehrsweg und damit abhängig von dem aktuellen Durchsatz
eine Angabe über eine Stauwahrscheinlichkeit auf diesem
Verkehrsweg gemacht werden.
- • Einen Startknoten und einen Endknoten des entsprechenden
Verkehrswegs. Diese Angabe wird benötigt, um die entsprechende
Kante oder den entsprechenden Verkehrsweg innerhalb des Graphen
zu lokalisieren.
- • Eine Krümmung des entsprechenden Verkehrswegs. Über
die Krümmung kann beispielsweise ermittelt werden, mit
welcher Geschwindigkeit ein Fahrzeug den entsprechenden Verkehrsweg
befahren kann, da im Allgemeinen gilt, dass die Geschwindigkeit,
mit welcher das Fahrzeug den entsprechenden Verkehrsweg befahren
kann, umso geringer ist, je größer diese Krümmung
ist.
- • Informationen über Verkehrszeichen auf dem entsprechenden
Verkehrsweg. Verkehrszeichen, wie beispielsweise Geschwindigkeitsbegrenzungen,
spielen eine große Rolle, um zu ermitteln, in welcher Zeit
ein entsprechender Verkehrsweg durchfahren werden kann. Diese Information
ist beispielsweise zur Ermittelung der schnellsten Route für
ein Navigationssystem wichtig.
- • Informationen über andere Verkehrsteilnehmer, welche
sich auf den entsprechenden Verkehrsweg befinden. Diese Informationen
können dabei derart bereitgestellt werden, dass für
jeden Verkehrsteilnehmer wiederum bestimmte diesen Verkehrsteilnehmer
kennzeichnende Attribute vorhanden sind, wie beispielsweise der
Typ des Verkehrsteilnehmers (Kraftfahrzeug, Fahrrad, Fußgänger,
usw.), die Richtung, in der der jeweilige Verkehrsteilnehmer unterwegs
ist, eine Zuordnung derjenigen Fahrspur, auf welcher sich der Verkehrsteilnehmer
befindet, eine aktuelle Position des Verkehrsteilnehmers auf dem
entsprechenden Verkehrsweg und eine aktuelle Geschwindigkeit, mit
welcher sich der Verkehrsteilnehmer gerade fortbewegt. Über
diese Informationen über die anderen Verkehrsteilnehmer
kann beispielsweise ein Gefahrenpotenzial für den mit der
zentralen Steuereinheit in Kommunikationsverbindung stehenden Verkehrsteilnehmer
ermittelt werden, wodurch wiederum die zu diesem Verkehrsteilnehmer
von der zentralen Steuereinheit übertragenen Verkehrsführungsdaten
beeinflusst werden können.
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Die
Knotenattribute umfassen mindestens eine Angabe aus einer Gruppe,
wobei diese Gruppe folgende Angaben umfasst:
- • Eine
Position oder Ortsangabe derjenigen Kreuzung, welche durch den Knoten
repräsentiert wird.
- • Ein Flächenausmaß der entsprechenden
Kreuzung. Mit dieser Angabe kann bestimmt werden, welcher Durchsatz
bei der entsprechenden Kreuzung möglich ist. Dabei gilt,
dass der Durchsatz in der Regel umso größer ist,
umso größer das Flächenausmaß der
entsprechenden Kreuzung ist.
- • Informationen über eine Ampelphase einer
Lichtsignalanlage der entsprechenden Kreuzung. Indem Informationen über
die Ampelphase in dem allgemeinen Umfeldmodell berücksichtigt
werden, kann der jeweilige Verkehrsteilnehmer derart geführt
werden, dass er möglichst eine grüne Welle (d.
h. an jeder Kreuzung eine grüne Ampel) hat. Darüber
hinaus ist es durch diese Information möglich, einen Verkehrsteilnehmer
derart zu führen, dass er seinen Fahrweg möglichst
Energie sparend zurücklegt, indem beispielsweise zumindest
ein abruptes Abbremsen an einer Ampel vermieden wird.
- • Eine Belegung der entsprechenden Kreuzung mit Verkehrsteilnehmern.
Durch diese Angabe kann bestimmt werden, wie viel Zeit ein entsprechender
Verkehrsteilnehmer zum Durchfahren der entsprechenden Kreuzung benötigt,
um abhängig davon unter Umständen einen anderen Fahrweg
zu ermitteln, welcher die entsprechende Kreuzung nicht umfasst.
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Darüber
hinaus ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich,
dass ein Verkehrsteilnehmer sein individuelles Umfeldmodell bezüglich
seines lokalen Umfelds aufbaut, indem der Verkehrsteilnehmer Daten
aus seinem lokalen Umfeld mittels Sensoren, beispielsweise mittels
einer Radaranlage, einer Lasereinrichtung oder einer Kamera, erfasst. Dadurch
kann der entsprechende Verkehrsteilnehmer die von dem allgemeinen
Umfeldmodell abhängige Verkehrsführung verbessern.
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Die
mittels der Sensoren erfassten Daten können auch entsprechend
abstrahiert oder analysiert und zusammengefasst werden und in dieser
abstrahierten Form an die zentrale Steuereinheit übertragen
werden. Die derart an die zentrale Steuereinheit übertragenen
Daten werden dann in dem allgemeinen Umfeldmodell entsprechend berücksichtigt.
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Wenn
beispielsweise eine Radaranlage eines Kraftfahrzeugs Messdaten erfasst,
aus welchen die Bordelektronik des Kraftfahrzeugs ein 300 m vor dem
Kraftfahrzeug mit einer Geschwindigkeit von 80 km/h fahrendes anderes
Kraftfahrzeug ermittelt, werden nicht die von der Radaranlage erfassten
Messdaten (Rohdaten) an die zentrale Steuereinheit gemeldet, sondern
die abstrahierten Daten, wie in diesem Fall der Typ des anderen
Verkehrsteilnehmers (Kraftfahrzeug), der Abstand (300 m) und die
Geschwindigkeit (80 km/h), an die zentrale Steuereinheit gemeldet.
Somit wird insbesondere ein detailliertes dezentrales Umfeldmodell,
nämlich das individuelle Umfeldmodell des Kraftfahrzeugs,
mit verschiedenen abstrahierten Hierarchieebenen gebildet und ein
Informationsaustausch zwischen dem dezentralen Umfeldmodell und
dem zentralen allgemeinen Umfeldmodell initiiert.
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Indem
die Umfelddaten aus dem allgemeinen Umfeldmodell von der zentralen
Steuereinheit an den jeweiligen Verkehrsteilnehmer übertragen
werden, kann der jeweilige Verkehrsteilnehmer sein individuelles
Umfeldmodell um diese von der zentralen Steuereinheit gemeldeten
Umfelddaten (beispielsweise Informationen über Ampelphasen
oder Informationen von anderen Verkehrsteilnehmern) ergänzen,
um dadurch sein lokales Umfeld besser darstellen zu können,
als es dem Verkehrsteilnehmer ohne diese Information von der zentralen
Steuereinheit möglich wäre.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren arbeitet insbesondere
mit einem Client-Server-Modell, um die Verkehrsführungsdaten
den jeweiligen Verkehrsteilnehmern bereitzustellen. Dabei entspricht
die zentrale Steuereinheit dem Server und jeder Verkehrsteilnehmer
einem Client.
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Gemäß dem
Client-Server-Modell kann der Client (der jeweilige Verkehrsteilnehmer)
einen Dienst oder ein Betriebsmittel (beispielsweise die Verkehrsführungsdaten
gemäß dem allgemeinen Umfeldmodell) von dem Server
anfordern. Der Server kommuniziert mit dem Client, um ihm Zugang
zu einem Dienst oder einem Betriebsmittel zu verschaffen, während
der Client auf Wunsch einen solchen Dienst oder ein solches Betriebsmittel
bei dem Server anfordern kann.
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Da
die Kommunikationsverbindung zwischen dem jeweiligen Verkehrsteilnehmer
und der zentralen Steuereinheit über beliebige, insbesondere drahtlose,
Kommunikationskanäle (z. B. UMTS) erfolgt, kann ein Detaillierungsgrad,
mit welchem die Umfelddaten oder verkehrsrelevanten Daten von einem
jeweiligen Verkehrsteilnehmer zu der zentralen Steuereinheit oder
von der zentralen Steuereinheit zu einem jeweiligen Verkehrsteilnehmer übertragen werden,
von einer Bandbreite abhängig gemacht werden, welche die
entsprechende Kommunikationsverbindung zwischen dem jeweiligen Verkehrsteilnehmer
und der zentralen Steuereinheit aufweist. Die Darstellung des allgemeinen
Umfeldmodels mittels eines attributierten Graphen unterstützt
dabei die Möglichkeit, den Detaillierungsgrad der übertragenen Informationen
an die zur Verfügung stehende Bandbreite der eingesetzten
Kommunikationsverbindung anzupassen. Dadurch kann der Detaillierungsgrad, mit
welchen Informationen zwischen den Verkehrteilnehmern und der zentralen
Steuereinheit ausgetauscht werden, in Abhängigkeit von
der verfügbaren Kommunikationstechnik und der verfügbaren
Bandbreite skaliert werden. Sofern die Bandbreite und die Kommunikationstechnik
es zulassen, kann eine Echtzeitfähigkeit erzielt werden,
d. h. die Verkehrsteilnehmer erhalten die zur Verkehrsführung
notwendigen Informationen quasi in Echtzeit. Dabei können Netzstatusdaten
von Mobilfunkanbietern genutzt werden, um jeweils die beste Kommunikationsverbindung
zwischen dem jeweiligen Verkehrsteilnehmer und der zentralen Steuereinheit
zu ermitteln und zu benutzen.
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Mit
anderen Worten wird der Detaillierungsgrad an die zur Verfügung
stehende Bandbreite angepasst. Umso größer die
zur Verfügung stehende Bandbreite ist, desto größer
wird der Detaillierungsgrad gewählt, d. h. umso detailreicher
sind die von der zentralen Steuereinheit zu dem jeweiligen Verkehrsteilnehmer übertragenen
Verkehrsführungsdaten oder die von dem jeweiligen Verkehrsteilnehmer an
die zentrale Steuereinheit übertragenen verkehrsrelevanten
Informationen.
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Die
Kommunikationsverbindung zwischen der zentralen Steuereinheit und
dem jeweiligen Verkehrsteilnehmer ist dabei in der Regel dauerhaft,
um in kritischen Situationen keine Zeit mit einem Verbindungsaufbau
zu verlieren.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein System zur automatischen
Verkehrsführung bereitgestellt. Dabei umfasst das System
eine zentrale Steuereinheit und mehrere Verkehrsteilnehmer. Die
Verkehrsteilnehmer erfassen beispielsweise über bestimmte
Sensoren verkehrsrelevante Informationen über ihr jeweiliges
lokales Umfeld und übertragen diese Informationen in Form
von Umfelddaten an die zentrale Steuereinheit. Die zentrale Steuereinheit pflegt
die derart übertragenen Umfelddaten von den Verkehrsteilnehmern
in ein allgemeines Umfeldmodell ein, welches das Umfeld der mehreren
Verkehrsteilnehmer beschreibt. Um die Verkehrsführung eines jeweiligen
Verkehrsteilnehmers zu ermöglichen oder zu verbessern,
ermittelt die zentrale Steuereinheit für ein lokales Umfeld
des entsprechenden Verkehrsteilnehmers Verkehrsführungsdaten
aus dem allgemeinen Umfeldmodel und überträgt
diese Verkehrsführungsdaten an den jeweiligen Verkehrsteilnehmer.
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Die
Vorteile des erfindungsgemäßen Systems entsprechen
im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen
Verfahrens, welche im Detail vorab diskutiert worden sind, so dass
hier auf eine Wiederholung verzichtet wird.
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Darüber
hinaus kann das System Einrichtungen, welche einen Verkehr der Verkehrsteilnehmer erfassen
oder regeln, wie beispielsweise Ampelanlagen oder Verkehrsleitsysteme,
umfassen. Diese Einrichtungen erfassen Verkehrsinformationen und übertragen
diese Verkehrsinformationen in Form von Umfelddaten an die zentrale
Steuereinheit. Die zentrale Steuereinheit berücksichtigt
diese von den Einrichtungen übertragenen Umfelddaten in
ihrem allgemeinen Umfeldmodel, so dass die von der zentralen Steuereinheit
an die jeweiligen Verkehrsteilnehmer übertragenen Verkehrsführungsdaten
auch die Verkehrsinformation der Einrichtungen umfassen.
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Mit
der vorliegenden Erfindung ist eine kooperative Umfeldwahrnehmung
in einer vernetzten Welt möglich, wobei auch unbekanntes
Terrain vermessen und entsprechende Informationen über
einen Server (die zentrale Steuereinheit) für andere Verkehrsteilnehmer
nutzbar gemacht werden kann. Beispielsweise ermöglicht
der auf einem Client-Server-Modell basierende Ansatz der vorliegenden
Erfindung auch eine Bereitstellung von Informationen gegen Bezahlung,
wobei die Bezahlung auch in Form eines Abonnements erfolgen kann.
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Die
vorliegende Erfindung ist insbesondere geeignet, um die Verkehrsführung
von Kraftfahrzeugen automatisch, beispielsweise auch hinsichtlich
einer energieeffizienten oder einer CO2 reduzierenden Verkehrssteuerung,
zu verbessern, indem der Verkehrsfluss optimiert wird (z. B. durch
Geschwindigkeitsempfehlungen vor Ampelanlagen). Selbstverständlich
ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich
beschränkt, sondern sie kann auch eingesetzt werden, um
andere Verkehrsteilnehmer, wie beispielsweise Fußgänger,
welche mit einer entsprechenden elektronischen Vorrichtung, z. B.
einem Mobiltelefon, ausgerüstet sind, mit verkehrsrelevanten
Informationen zu versorgen. Darüber hinaus lässt
sich die vorliegende Erfindung prinzipiell auch zur automatischen
Verkehrsführung von Schiffen oder Flugzeugen einsetzen.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter erfindungsgemäßer
Ausführungsformen mit Bezug zu den Figuren im Detail erläutert.
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1 stellt
ein erfindungsgemäßes System aus einer zentralen
Steuereinheit und drei Kraftfahrzeugen dar.
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In 2 ist
ein erfindungsgemäßes System, welches neben einer
zentralen Steuereinheit und Verkehrsteilnehmern auch eine Ampelanlage
umfasst, dargestellt.
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In 3 ist
dargestellt, wie Verkehrswege und Umfelddaten mittels eines attributierten
Graphen dargestellt sind.
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In 1 ist
ein erfindungsgemäßes System dargestellt, welches
neben einer zentralen Steuereinheit 2 drei Kraftfahrzeuge 1 umfasst.
Jedes Kraftfahrzeug 1 weist Sensoren (nicht dargestellt)
auf, mit welchen das Kraftfahrzeug Messdaten aus seiner lokalen
Umgebung oder aus seinem lokalen Umfeld erfasst. Aus diesen Messdaten
baut jedes Kraftfahrzeug 1 ein detailliertes dezentrales
Umfeldmodel mit verschieden abstrahierten Hierarchieebenen 7 auf, wobei
ein bidirektionaler Informationsfluss 8 zwischen diesen
verschieden abstrahierten Hierarchieebenen 7 stattfindet.
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Auf
einem hohen Abstraktionslevel findet ein bidirektionaler Austausch
von Umfelddaten zwischen dem jeweiligen Kraftfahrzeug 1 und
der zentralen Steuereinheit 2 statt, wobei die zentrale
Steuereinheit 2 die von dem jeweiligen Kraftfahrzeug 1 übertragenen
Umfelddaten in einem zentralen Umfeldmodel, welches einen hohen
Abstraktionslevel aufweist, berücksichtigt.
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Dieser
Informationsaustausch zwischen verschieden abstrahierten Hierarchieebenen
und verschiedenen Umfeldmodellen soll im Folgenden anhand eines
Beispiels erläutert werden.
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Ein
Kraftfahrzeug erfasst über seine Radaranlage (nicht dargestellt)
Messdaten von anderen Verkehrsteilnehmern, welche vor, hinter oder
neben dem Kraftfahrzeug fahren. Diese Messdaten oder Rohdaten bilden
innerhalb des individuellen Umfeldmodels oder dezentralen Umfeldmodels
des Kraftfahrzeugs 1 eine niedrige Hierarchieebene, da
der Informationsgehalt innerhalb dieser Hierarchieebene noch nicht
abstrahiert ist. Mittels eines Bordcomputers werden die Messdaten
analysiert und dadurch beispielsweise drei Objekte erfasst. Diese
drei Objekte sind Bestandteil einer weiteren Hierarchieebene des
dezentralen Umfeldmodels des Kraftfahrzeugs 1, wobei diese
Hierarchieebene auf einem höheren Niveau anzusiedeln ist,
als diejenige Hierarchieebene, in welcher die Rohdaten enthalten
sind. Durch eine weitergehende Analyse in welcher auch Informationen
aus dem zentralen Umfeldmodel der zentralen Steuereinheit 2 einfließen
können, werden weitere Informationen bezüglich
der drei Objekte abgeleitet, so dass schließlich erkannt
wird, dass es sich bei diesen drei Objekten um zwei Kraftfahrzeuge und
um einen Fußgänger handelt. Dabei kann auch die
jeweilige Geschwindigkeit und die Fahrtrichtung der Kraftfahrzeuge
oder die Geschwindigkeit und Laufrichtung des Fußgängers
ermittelt werden. Die entsprechenden Informationen sind in einer
weiteren Hierarchieebene des dezentralen Umfeldmodels enthalten,
wobei diese weitere Hierarchieebene das höchste Niveau
(d. h. den größten Abstraktionslevel) der hier
diskutierten Hierarchieebenen aufweist.
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Dabei
findet ein Informationsaustausch 8 zwischen den verschiedenen
abstrahierten Hierarchieebenen des individuellen Umfeldmodels des Kraftfahrzeugs
sowohl in der Richtung von einer niedrigen Hierarchieebene zu einer
höheren Hierarchieebene als auch in der Richtung von einer
hohen Hierarchieebene zu einer niedrigeren Hierarchieebene statt.
Die höheren Hierarchieebenen erhalten von den niedrigeren
Hierarchieebenen Detailinformationen, beispielsweise Rohdaten von
den entsprechenden Sensoren des Kraftfahrzeugs. Die niedrigeren Hierarchieebenen
erhalten von den höheren Hierarchieebenen Kontextinformationen,
wie beispielsweise die Information, welche Rohdaten auf einer höheren
Hierarchieebene zu einem Objekt zusammengefasst worden sind.
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Der
bidirektionale Informationsaustausch von Umfelddaten zwischen den
einzelnen Verkehrsteilnehmern 1 und der zentralen Steuereinheit 2 findet
auf dem höchsten Abstraktionsniveau des individuellen oder
dezentralen Umfeldmodells statt. Indem der bidirektionale Austausch
von Umfelddaten zwischen den Verkehrsteilnehmern 1 und
der zentralen Steuereinheit 2 auf einem hohen Abstraktionsniveau bzw.
Abstraktionslevel stattfindet, ist die dafür benötigte
Datenrate geringer, als wenn der Informationsaustausch auf einem
niedrigeren Abstraktionsniveau durchgeführt werden würde.
Die Informationen, welche dem einzelnen Verkehrsteilnehmer 1 von
der zentralen Steuereinheit 2 zur Verfügung gestellt
werden, stehen dabei innerhalb des individuellen Umfeldmodels des
jeweiligen Verkehrsteilnehmers 1 nicht nur der höchsten
bzw. am stärksten abstrahierten Hierarchieebene zur Verfügung,
sondern diese Informationen werden durch den Informationsfluss zwischen
den verschiedenen Hierarchieebenen innerhalb des individuellen Umfeldmodels
auch den niedrigeren Hierarchieebenen zur Verfügung gestellt. Dadurch
können beispielsweise Plausibilitätsüberprüfungen
durchgeführt werden (d. h. wenn die zentrale Steuereinheit
ein Objekt in der Nähe des entsprechenden Kraftfahrzeugs
meldet, sollten die Sensoren des Kraftfahrzeugs dieses Objekt auch
erfassen).
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In 2 ist
eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform
eines Systems zur automatischen Verkehrsführung dargestellt.
Dieses System umfasst im Vergleich zu dem in 1 dargestellten
System auch Einrichtungen, welche einen Verkehr der Verkehrsteilnehmer 1 erfassen
oder regeln, wobei es sich bei der konkreten Ausführungsform
um eine Ampelanlage 4 handelt. Daher umfasst das allgemeine in
der zentralen Steuereinheit 2 gespeicherte Umfeldmodel
nicht nur eine zusammengefasste Information der Verkehrsteilnehmer 1,
in diesem Fall der beiden Kraftfahrzeuge 1, sondern auch
die von der Ampelanlage 4 bereitgestellten Informationen.
Die von der Ampelanlage 4 bereitgestellten Informationen enthalten
zum einen die einfache Information, dass es sich bei der Kreuzung 5 um
eine Kreuzung mit einer Ampelanlage 4 handelt, was beispielsweise gleichzeitig
bedeutet, dass im Bereich der Kreuzung 5 Haltelinien existieren,
bis zu welchen das jeweilige Kraftfahrzeug 1 vorfahren
sollte, wenn die Ampelanlage 4 kein Grün anzeigt.
Allein diese Information kann die Verkehrsführung der Verkehrsteilnehmer 1 verbessern.
Darüber hinaus kann die Ampelanlage 4 auch Informationen über
ihre Grünphasen bereitstellen, welche derart in dem allgemeinen
Umfeldmodel berücksichtigt werden können, dass
die entsprechenden Verkehrsteilnehmer 1, deren Fahrroute über die
Kreuzung 5 verläuft, mit einer entsprechenden
Information von der zentralen Steuereinheit versorgt werden können,
so dass sie die Ampelanlage 4 möglichst ohne Halt
durchfahren können, indem ihre Geschwindigkeit derart angepasst
wird, dass sie die Ampelanlage 4 bei Grün erreichen.
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Die
Informationen der Ampelanlage 4, wie z. B. Grünphase,
Position der Haltelinien, können auch in der Form eines
Umfeldmodells „Kreuzung” dargestellt werden, wobei
dieses Umfeldmodell „Kreuzung” von einem so genannten
Kreuzungsassistenten bereitgestellt und gepflegt wird.
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Man
erkennt anhand der Ausführungsform der 2,
dass mit der vorliegenden Erfindung eine Fusion von verteilten Informationen
verschiedener Quellen (von Verkehrsteilnehmern 1 und Einrichtungen 4)
in ein zentrales Umfeldmodel mit hohem Abstraktionslevel möglich
ist. Dabei erfolgt die Übertragung von High-Level-Informationen
per Client-Server-Verbindung über eine beliebige Kommunikationsverbindung
in dezentrale Umfeldmodelle, welche auch einen niedrigen Abstraktionslevel
aufweisen.
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In 3 ist
dargestellt, wie Verkehrswege 6 und Kreuzungen 5 in
Form eines attributierten Graphen dargestellt sind. Dabei besteht
der Graph aus Kanten, welche die Verkehrswege 6 repräsentieren, und
Knoten 5, welche die Kreuzungen 5 von mindestens
zwei Verkehrswegen 6 repräsentieren. Jeder Knoten 5 umfasst
mehrere Attribute, welche beispielsweise die genaue örtliche
Position der entsprechenden Kreuzung 5, eine Art der Kreuzung
(z. B. mit oder ohne Ampelanlage), ein Ausmaß der Kreuzung, usw.
umfassen. Jeder Verkehrsweg 6 umfasst ebenfalls mehrere
Attribute, wie beispielsweise den Start- und den Endknoten des Verkehrswegs 6 oder
der Kante, die Richtung und die Anzahl der Fahrspuren sowie die
Verkehrsteilnehmer 1 oder Objekte, welche sich gerade auf
dem Verkehrsweg 6 befinden.
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Die
Verkehrsteilnehmer 1, welche sich auf einem bestimmten
Verkehrsweg 6 befinden, umfassen ihrerseits jeweils Objekt-Attribute,
wie beispielsweise einen Objekttyp (z. B. Kraftfahrzeug oder Fußgänger),
die Richtung, in welcher sie auf dem entsprechenden Verkehrsweg 6 unterwegs
sind, eine Geschwindigkeit, eine Fahrspurzuordnung und eine Position
auf dem Verkehrsweg 6. Dadurch umfasst jeder Verkehrsweg 6 zusätzlich
auch Informationen hinsichtlich derjenigen Objekte oder Verkehrsteilnehmer 1,
welche sich auf ihm bewegen.
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Server
- 3
- Kommunikationsverbindung
- 4
- Lichtsignalanlage
- 5
- Kreuzung
- 6
- Verkehrsweg
- 7
- verschieden
abstrahierte Hierarchieebene
- 8
- Informationsfluss
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10210546
A1 [0002]
- - DE 102005045049 A1 [0003]
- - DE 10323936 A1 [0004]
- - DE 10034788 A1 [0005]
- - DE 60034232 T2 [0006]
- - DE 10200002 A1 [0007]