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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft die Aktualisierung von digitalen Karten für Fahrzeuge.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Aktualisierungseinrichtung
für ein Fahrzeug
zur Aktualisierung einer digitalen Karte, ein Aktualisierungssystem
zur Aktualisierung einer digitalen Karte, die Verwendung einer Aktualisierungseinrichtung
in einem Fahrzeug, ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt, sowie
ein computerlesbares Medium.
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Technologischer Hintergrund
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Die
rasante Zunahme des Fahrzeugverkehrs auf den Straßen und
die damit verbundenen Staus und Fahrzeitverlängerungen fuhren weltweit zu
erhöhten
Anstrengungen, Verkehrszustände
zu erkennen und diese bei einer Routenwahl bzw. bei der Routenberechnung
in Navigationssystemen zu berücksichtigen.
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Wenn
die mit einem Ortungsverfahren gemessene geografische Koordinate
direkt in das Koordinatensystem einer digitalen Karte abgebildet
wird, so kann die wahre Position des Objektes in der Karte von der
abgebildeten Position des Objektes in der Karte abweichen. Der CGS Grund
liegt zum einen in Messfehlern beim Ortungsverfahren, zum anderen
in Ungenauigkeiten der Karte. Da für ein Navigationssystem die
wahre Position in der Karte bekannt sein muss, gleicht das Map Matching
Verfahren die gemessene Position mit den Karteninformationen über die
Lage und Geometrie von Objekten in der Karte ab, so dass die wahrscheinlichste
Position des Objekts in der Karte ermittelt wird.
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Bei
Fahrzeug-Navigationssystemen wird die Position des Fahrzeugs meist
mit Unterstützung
des Satellitenortungssystems GPS gemessen. Die Richtigkeit der gemessenen
und der tatsächlichen
Position wird bei GPS mit ca. 15 m angegeben. Ebenso kann die digitale
Karte Toleranzen im Meterbereich aufweisen. Für das Navigationsgerät muss nun
die Position des Fahrzeugs in der digitalen Karte ermittelt werden,
damit z. B. eine sinnvolle Routenberechnung vom aktuellen Standort
zum Fahrziel bestimmt werden kann. Ohne den Abgleich der gemessenen Position
mit den Karteninformationen könnte
sich das Fahrzeug außerhalb
der digitalisierten Straßen
oder auf der falschen Straße
in der Karte befinden. Da für das
Navigationsgerät
die Lage des Fahrzeugs in der digitalen Karte entscheidend ist,
wird die gemessene Position mit den Karteninformationen so abgeglichen,
dass der wahrscheinlichste Standort des Fahrzeugs in der Karte für die Navigation
ermittelt wird. Hierzu werden beim Map Matching die Kenntnisse über die
Bewegungen des Fahrzeugs ausgenutzt.
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Bekannt
sind Fahrzeuge, die sog. Floating Car Data (FCD) versenden. Das
dafür eingesetzte System
besteht aus einem GPS (Global Positioning System)-Empfänger und
einem GSM (Global System for Mobile Communications)-Modul. Beide
Module sind in vielen Fahrzeugen auch ohne FCD-Funktionalität bereits
vorhanden. Der GPS-Empfänger
misst die Position und die FCD-Verfahren ermitteln aus vielen dieser
Positionsdaten Reisezeiten des Fahrzeugs. Per GSM-Netz werden diese
Reisezeiten als Perlenketten an die Verkehrsdatenzentrale übermittelt.
Diese kann aus diesen Reisezeiten Rückschlüsse auf die Verkehrslage ziehen.
Auf diese Weise erfolgt eine Erhebung von Verkehrszustandsdaten
für Verkehrsinformationsdienste.
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Es
gibt bereits Warnungen vor Staus, z. B. durch TMC, doch sind diese
meist nicht aktuell genug und es fehlt eine Information über die
Position des Stauendes.
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Stauenden
auf Autobahnen stellen einen großen Unfallschwerpunkt dar.
Ist das Stauende zusätzlich
noch schwer oder erst sehr spät
erkennbar, ist die Gefahr eines schweren Unfalls sehr hoch. Daher
wird immer wieder nach Verfahren gesucht, den Fahrer vor diesen
Stauenden bereits frühzeitig
zu warnen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Aktualisierung
einer digitalen Karte für
ein Fahrzeug bereitzustellen.
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Es
sind eine Aktualisierungseinrichtung für ein Fahrzeug zur Aktualisierung
einer digitalen Karte zur Bereitstellung einer Stauwarnung, ein
Aktualisierungssystem, eine Verwendung, ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt
sowie ein computerlesbares Medium gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche angegeben.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen
gleichermaßen
die Aktualisierungseinrichtung, das Aktualisierungssystem, die Verwendung, das
Verfahren, das Computerprogrammprodukt und das computerlesbare Medium.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist eine Aktualisierungseinrichtung für ein Fahrzeug
zur Aktualisierung einer digitalen Karte zur Bereitstellung einer
Stauwarnung angegeben, wobei die Aktualisierungseinrichtung eine
Detektionseinheit zum Ermitteln einer Position des Fahrzeugs, eine Kommunikationseinheit
zum Übermitteln
der Position des Fahrzeugs an eine Zentrale oder an ein zweites Fahrzeug,
und eine Steuereinheit zur Aktualisierung der digitalen Karte aufweist.
Durch die Aktualisierung der digitalen Karte wird dann eine Stauwarnung
ermöglicht.
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In
anderen Worten erfolgt die Stauwarnung durch eine per Funk aktualisierbare
digitale Karte im Fahrzeug. Über
diesen Aktualisierungsmechanismus werden der digitalen Karte die
Existenz von Staus und die Position des Stauendes übermittelt,
so dass eine Warnung an den Fahrer erfolgen kann. Diese Warnung
kann sowohl grafisch als auch akustisch erfolgen.
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Durch
die Aktualisierung der digitalen Karte, bei der es sich um eine
digitale Navigationskarte handeln kann, ist es auch möglich, auf
andere Gefahren aufmerksam zu machen.
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Durch
den Einsatz des Aktualisierungsmechanismus für die digitale Karte kann sichergestellt werden,
dass diese immer auf dem neuesten Stand ist. Durch Floating Car
Data wird die Position des Stauendes in Echtzeit übermittelt
und der Karte zur Verfügung
gestellt, wodurch eine schnelle und effektive Warnung der Fahrer
möglich
ist.
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Die
Kommunikationseinheit, die Einheit zur Ermittlung der Position des
Fahrzeugs und die Steuereinheit werden im Folgenden auch als Floating
Car Modul bezeichnet.
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An
dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass im Kontext der vorliegenden
Erfindung GPS stellvertretend für
sämtliche
globale Navigationssatellitensysteme (GMSS) steht, wie z. B. GPS,
Galileo, GLONASS (Russland), Compass (China), IRNSS (Indien), ...
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Unter
dem Begriff „digitale
Karten” sind
auch Karten für
fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (ADAS, Advanced Driver Assistance
System) zu verstehen, ohne dass eine Navigation stattfindet.
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Bei
dem Fahrzeug handelt es sich beispielsweise um ein Kraftfahrzeug,
wie Auto, Bus oder Lastkraftwagen, oder aber auch um ein Schienenfahrzeug,
ein Schiff, ein Luftfahrzeug, wie Helikopter oder Flugzeug, oder
beispielsweise um ein Fahrrad.
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Die
kabellose Übertragung
bzw. der kabellose Empfang der Aktualisierungsdaten erfolgt beispielsweise
per GSM, UMTS, WLAN (z. B. 802.11p) oder auch per WiMax. Es ist
auch die Verwendung anderer Übertragungsprotokolle
möglich.
Die genannten Protokolle bieten den Vorteil der bereits erfolgten
Standardisierung.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist die Kommunikationseinheit zum Empfang von Aktualisierungsdaten
von der Zentrale oder einem dritten Fahrzeug ausgeführt, wobei
die Aktualisierungsdaten auf einer ermittelten Position des Stauendes
basieren. Hierbei erfolgt die Aktualisierung der digitalen Karte
auf Basis der empfangenen Aktualisierungsdaten.
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Jedes
Fahrzeug ist also mit einem Floating Car Data Modul ausgerüstet. Die
Fahrzeuge weisen eine entsprechende Sensorik auf, über die
die Fahrzeugpositionen ermittelt werden können. Diese Positionen werden
dann an die Zentrale geschickt, welche daraufhin eine Analyse vornimmt
und ermittelt, wo sich das Stauende gerade befindet (falls es zu
einem Stau gekommen ist). Bei der Zentrale kann es sich um eine
stationäre
Zentrale mit einem entsprechenden Server handeln, oder aber auch
um eine mobile Zentrale im weiteren Sinne. Beispielsweise kann die
Ermittlung der Position des Stauendes auch von einer Recheneinheit
in einem der Fahrzeuge durchgeführt
werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist die Zentrale bzw. die Recheneinheit zur Ermittlung
der Position des Stauendes auf Basis von Floating Car Data ausgeführt.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung sind die Recheneinheit oder die Zentrale zur Ermittlung
der Position des Stauendes auf Basis einer Position eines letzten
Fahrzeugs am Ende des Staus ausgeführt.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung wird die Position des Stauendes in Echtzeit ermittelt.
Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die digitalen Karten
in den Fahrzeugen größtmögliche Aktualität aufweisen.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist die Aktualisierungseinrichtung im Fahrzeug zur Ermittlung
der Position des Stauendes ausgeführt.
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In
anderen Worten kann also das Stauende nicht nur von der Zentrale
oder einer anderen externen Recheneinheit (in einem anderen Fahrzeug)
ermittelt werden, sondern auch im eigenen Fahrzeug. Hierfür kann das
Fahrzeug verschiedene Sensoren aufweisen. Auch kann die Ermittlung
des Stauendes einzig auf den Positionsmessungen des Fahrzeugs und
den Positionsmessungen von anderen, benachbarten Fahrzeugen beruhen.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist ein Aktualisierungssystem zur Aktualisierung einer
digitalen Karte eines Fahrzeugs zur Bereitstellung einer Stauwarnung
angegeben, wobei das Aktualisierungssystem eine oben beschriebene Aktualisierungseinrichtung
sowie eine Zentrale zur Erstellung der Aktualisierungsdaten für die digitale Karte
auf Basis der übermittelten
Position des Fahrzeugs aufweist.
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An
dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass, falls erforderlich,
die Zentrale zur Ermittlung der Aktualisierungsdaten auf eine Vielzahl
von ihr übermittelten
Fahrzeugpositionen zurückgreifen
kann. Im Einzelfall kann aber bereits eine einzelne Fahrzeugposition
genügen,
um ein Stauende zu identifizieren. Ggf. übermittelt das Fahrzeug zusammen
mit seiner Position noch weitere Informationen, welche auf Messungen
der Fahrzeugsensorik basieren und ggf. innerhalb des Fahrzeugs bereits
analysiert oder vorausgewertet wurden.
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Auf
diese Weise kann die Identifikation eines Stauendes erleichtert
werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist die Zentrale zur Ermittlung der Position des Stauendes
ausgeführt.
Einerseits kann also die Position des Stauendes innerhalb des Fahrzeugs erfolgen.
Andererseits kann die Ermittlung des Stauendes auch in der Zentrale
erfolgen.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist die Zentrale zum Triggern einer Aktualisierung der
digitalen Karte ausgeführt.
Die Zentrale kann also, wenn sie ein Stauende identifiziert hat,
eine Warnung an die Fahrzeuge aussenden, indem die Aktualisierung
der digitalen Karten durch den Aktualisierungsmechanismus getriggert
wird und nicht alleine durch die digitalen Karten gesteuert wird. Ein
Beispiel für
so einen Aktualisierungsmechanismus stellt TMC dar.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist die Zentrale zur Übermittlung
der Aktualisierungsdaten an ausgewählte Fahrzeuge ausgeführt.
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Beispielsweise
weiß die
Zentrale immer, an welchem Ort sich jedes Fahrzeug befindet, weil
die Fahrzeuge ja ihre Positionsangaben an die Zentrale schicken.
Wird nun ein Stauende an einem bestimmten Ort identifiziert, kann
die Zentrale die Aktualisierungsdaten mit der Stauwarnung nur an
die Fahrzeuge schicken, welche von dem Stau unmittelbar betroffen
sind. In anderen Worten kann der Server selber entscheiden, wer
die Informationen bekommen soll. Zusätzlich kann auch die Aktualisierungseinrichtung
im Fahrzeug entscheiden, ob sie diese Informationen zur Aktualisierung
der digitalen Karte heranziehen möchte.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist das Aktualisierungssystem zur Vorhersage eines Staus
auf Basis der übermittelten
Position des Fahrzeugs und von übermittelten
Positionen von anderen Fahrzeugen ausgeführt.
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Auf
diese Weise ist es möglich,
die Position des Stauendes vorherzusagen (zu prädizieren).
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist die Verwendung einer oben beschriebenen Aktualisierungseinrichtung
in einem Fahrzeug angegeben.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist ein Verfahren zur Aktualisierung einer digitalen Karte
für ein
Fahrzeug zur Bereitstellung einer Stauwarnung angegeben, wobei bei
dem Verfahren eine Position des Fahrzeugs ermittelt wird, die Position
des Fahrzeugs an eine Zentrale oder an ein zweites Fahrzeug übermittelt
wird, Aktualisierungsdaten für
die digitale Karte auf Basis der übermittelten Position des Fahrzeugs
erstellt werden, die Aktualisierungsdaten an das Fahrzeug übermittelt
werden und eine Aktualisierung der digitalen Karte durch ein Floating
Car Data Modul erfolgt, wodurch eine Stauwarnung bereitgestellt
wird.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist ein Computerprogrammprodukt angegeben, das, wenn es
auf einem Prozessor ausgeführt
wird, den Prozessor anleitet, die folgenden Schritte durchzuführen: Ermitteln
einer Position des Fahrzeugs, Übermitteln
der Position des Fahrzeugs an eine Zentrale oder an ein zweites
Fahrzeug, Empfangen von Aktualisierungsdaten, die auf Basis der übermittelten
Position erstellt werden, und Aktualisieren der digitalen Karte
durch eine Steuereinheit, wodurch eine Stauwarnung bereitgestellt
wird.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist ein computerlesbares Medium angegeben, auf dem ein
Computerprogrammprodukt gespeichert ist, das, wenn es auf einem
Prozessor ausgeführt
wird, den Prozessor anleitet, die oben beschriebenen Schritte durchzuführen.
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Im
Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung beschrieben.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Aktualisierungseinrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung eines Aktualisierungssystems gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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3 zeigt
ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Die
Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
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In
der folgenden Figurenbeschreibung werden für die gleichen oder ähnlichen
Elemente die gleichen Bezugsziffern verwendet.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung von Komponenten einer Aktualisierungseinrichtung 100,
welche beispielsweise in einem Fahrzeug installiert ist und der
Aktualisierung einer digitalen Karte zur Stauwarnung dient.
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Die
Aktualisierungseinrichtung 100 weist eine Detektionseinheit 119,
eine Steuereinheit 102 und eine Kommunikationseinheit 115 mit
einer Antenne 116 auf.
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Die
zu sendenden Daten, welche von der Steuereinheit 102, die
beispielsweise in Form einer CPU ausgeführt ist, an die Kommunikationseinheit 115 übertragen
werden, können über eine
Verschlüsselungseinrichtung 114 verschlüsselt werden.
Ebenso können
die empfangenen Daten, die von der Kommunikationseinheit 115 an
die Steuereinheit 102 übertragen
werden, von der Verschlüsselungseinheit 114 entschlüsselt werden.
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Auf
diese Weise kann die Gefahr eines Missbrauchs verringert werden.
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Mit
der Steuereinheit 102 ist eine Eingabeeinheit 112 verbunden.
Für die
Eingabeeinheit 112 können
verschiedene Einstellungen der Aktualisierungseinrichtung vorgenommen
werden. Beispielsweise kann der Fahrer hierüber bestimmen, ob er eine Adressierung
wünscht,
für welches
Gebiet er diese Aktualisierung wünscht,
usw. Weiterhin ist eine optische Ausgabeeinheit in Form eines Monitors 110 vorgesehen,
auf der beispielsweise Zielführungsinformationen
und Stauwarnungsinformationen ausgegeben werden können.
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Darüber hinaus
können
diese Informationen auch über
eine akustische Ausgabeeinheit 111 ausgegeben werden. Die
Ausgabe über
die akustische Ausgabeeinheit 111 hat den Vorteil, dass
der Fahrer weniger vom aktuellen Verkehrsgeschehen abgelenkt wird.
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In
einem Speicherelement 113, das mit der Steuereinheit 102 verbunden
ist oder in der Steuereinheit 102 integriert ist, sind
die digitalen Kartendaten (z. B. als Navigationskartendaten) in
Form von Datensätzen
abgelegt. Beispielsweise sind in dem Speicherelement 113 auch
zusätzliche
Informationen über
Verkehrsbeschränkungen
und dergleichen abgelegt und den Datensätzen zugeordnet.
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Weiterhin
ist ein Fahrerassistenzsystem 117 vorgesehen, welches mit
den digitalen Kartendaten versorgt wird.
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Zur
Bestimmung der aktuellen Fahrzeugposition weist die Aktualisierungseinrichtung 100 eine Navigationseinheit
mit einem Satellitennavigationsempfänger 106 auf, der
zum Empfang von Navigationssignalen von beispielsweise Galileo-Satelliten oder
GPS-Satelliten ausgelegt ist. Natürlich kann die Navigationseinheit
mit dem Satellitennavigationsempfänger 106 auch für andere
Satellitennavigationssysteme ausgeführt sein.
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Da
die Navigationssignale beispielsweise im innerstädtischen Bereich nicht immer
empfangbar sind, weist die Aktualisierungseinrichtung zur Durchführung einer
Koppelnavigation zudem einen Richtungssensor 107, einen
Wegstreckensensor 108, einen Lenkradwinkelsensor 109 und
ggf. auch einen Federwegsensor 118 sowie eine ESP-Sensorik 104 und/oder
einen optischen Detektor 105, wie beispielsweise eine Kamera,
auf.
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Die
Signale des GPS-Empfängers
und der übrigen
Sensoren werden in der Steuereinheit 102 bearbeitet. Die
aus diesen Signalen ermittelte Fahrzeugposition wird über Map
Matching mit den Straßenkarten
abgeglichen. Die so gewonnene Zielführungsinformation wird über den
Monitor 110 schließlich
ausgegeben. Die auf diese Weise ermittelten Positionsangaben werden über die
Kommunikationseinheit 115 an die Zentrale oder benachbarte
Fahrzeuge übertragen.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung eines Aktualisierungssystems gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, welches mehrere Fahrzeuge 201, 202 mit
entsprechenden Aktualisierungseinrichtungen 100 sowie eine
Zentrale 200 aufweist.
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Die
Zentrale 200 umfasst eine Kommunikationseinheit 203 in
Form eines zentralen Servers und eine Antenne 204 zum Senden
und Empfangen der Daten und Informationen mittels der Funkübertragungsstrecke 205, 206.
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Bei
der Zentrale 200 handelt es sich um eine stationäre Zentrale,
welche die Erzeugung der Aktualisierungsdaten vollautomatisch durchführen kann.
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In
jedem der Fahrzeuge 201, 202 ist eine Aktualisierungseinrichtung 100 angeordnet. Über die damit
zusammenhängenden
Kommunikationseinheiten können
die Aktualisierungseinrichtungen 100 miteinander und mit
der Zentrale kommunizieren und Positionsdaten, andere Messdaten,
sowie Aktualisierungsdaten austauschen.
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Die
Erkennung des Stauendes erfolgt über Floating
Car Data. Hierbei senden alle ausgerüsteten Fahrzeuge ihre Position
an den zentralen Rechner 203. Erkennt dieser Rechner 203 einen
Stau oder erkennt ein Fahrzeug selbst den Stau, so wird die Position
des letzten Fahrzeugs im Stau als Stauende vermerkt und über den
Aktualisierungsmechanismus an die digitalen Karten in den Fahrzeugen übermittelt.
Hierbei kann unter Umständen
auch eine Detektion des Verlaufs des Stauendes erfolgen, falls dies möglich ist.
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3 zeigt
ein Flussdiagramm eines Verfahrens, bei dem in Schritt 301 ein
Fahrzeug seine Position ermittelt. Diese Position wird dann in Schritt 302 an
die Zentrale gesendet, welche daraufhin in Schritt 303 eine
Analyse der Positionsangabe (unter Berücksichtigung einer Historie,
also älterer übermittelter
Positionsangaben) und/oder unter Berücksichtigung von Positionsangaben
weiterer Fahrzeuge vornimmt. In Schritt 304 werden diese
Aktualisierungsdaten, welche eine Stauwarnung enthalten, an die übrigen relevanten
Fahrzeuge übermittelt.
In Schritt 305 aktualisieren dann die Fahrzeuge ihre digitalen Karten.
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Auf
diese Weise kann eine personalisierte, also eine z. B. auf die aktuelle
Situation des Fahrzeugs angepasste Aktualisierung von digitalen
Navigationsdaten erfolgen.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung werden digitale Karten mit einem Aktualisierungsmechanismus
verwendet. Über
diesen Aktualisierungsmechanismus wird die Position des Stauendes übermittelt. Die
Erkennung der Position des Stauendes erfolgt über Floating Car Data. Weiterhin
ist eine Vorhersage der Position des Stauendes unter Verwendung
von Floating Car Data möglich.
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Ergänzend sei
darauf hingewiesen, dass „umfassend” und „aufweisend” keine
anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine” oder „ein” keine Vielzahl ausschließt. Ferner
sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf
eines der obigen Ausführungsbeispiele
beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen
oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden
können.
Bezugszeichen in den Ansprüchen
sind nicht als Einschränkungen
anzusehen.