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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Navigation sowie ein Navigationssystem
für ein Kraftfahrzeug mit einem Navigationsrechner zur
Berechnung einer Route von einem Startort zu einem Zielort und einer
an den Navigationsrechner angeschlossenen Positionsbestimmungseinheit.
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Derartige
Navigationssysteme sind im Stand der Technik bekannt. Die bekannten
Navigationssysteme berechnen in ihrer einfachsten Ausgestaltung durch
Angabe eines Startortes und eines Zielortes eine Route zwischen
Startort und Zielort. Bei fortschrittlicheren Systemen können
verschiedene Optionen angegeben werden, beispielsweise eine kürzeste
oder eine schnellste Route.
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Mobile
Navigationssysteme, die in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise einem
Personen- oder Nutzfahrzeug zum Einsatz kommen, weisen regelmäßig
eine Positionsbestimmungseinheit auf, üblicherweise eine
GPS-Einheit. Mit Hilfe der Positionsbestimmungseinheit können
der Startort und die aktuelle Position während der Fahrt
bestimmt werden, ggf. auch die aktuelle Geschwindigkeit. Mit Hilfe
dieser Informationen können mobile Navigationssysteme Routenanweisungen
in Abhängigkeit von der aktuellen Position und ggf. Geschwindigkeit
an einen Fahrer des Kraftfahrzeuges abgeben.
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Weiter
fortgeschrittene bekannte Systeme weisen Empfangseinheiten zum Empfang
aktueller Verkehrs- oder Stauinformationen auf. Diese Informationen
können dem Fahrer entweder angezeigt werden oder in die
Berechnung einer günstigen Route mit einfließen.
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Aus
der
DE 103 23 936
A1 geht ein Navigationssystem und -verfahren hervor, das
einen mobilen Client-Teil und einen stationären Navigationsserver-Teil
aufweist, wobei der mobile Client-Teil und der stationäre
Navigationsrechner-Teil über eine Mobilfunkstrecke miteinander
gekoppelt sind. Das System ist auf die Bedürfnisse von
Mobiltelefonen ausgelegt und kann bestimmte relevante Verkehrsinformationen,
beispielsweise die Lage von Restaurants, Tankstellen und Hotels,
als Ziele einbeziehen. Notwendig ist jedoch ein Eingreifen des Benutzers,
um beispielsweise eine Route zu einer Tankstelle zu wählen.
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Aus
der
DE 103 35 927
A1 ist darüber hinaus ein Navigationssystem eines
Kraftfahrzeuges mit einer Eingabeeinheit, einer Positionsbestimmungseinheit,
einer Rechnereinheit und einer Ausgabeeinheit bekannt. Das Navigationssystem
ist darauf ausgelegt, eine vorgegebene maximale Fahrzeit nicht zu überschreiten
und einen voraussichtlichen Treibstoffverbrauch zu minimieren.
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Aus
der
DE 101 05 175
A1 ist ein Fahrzeugrechner-System zur Ermittlung einer
verbrauchsoptimierten Route bekannt, das eine Ortungseinheit zur Bestimmung
der Ortsdaten des momentanen Standortes aufweist, wobei eine Sendeeinheit
zur Übermittlung der Ortsdaten an einen Provider, eine
Empfangseinheit zum Empfang von Daten zumindest einer Tankstelle,
vorzugsweise Daten über Tankstellen, Standort und Treibstoffpreis
und eine Auswahleinrichtung zur Auswahl einer der empfangenen Tankstellen
nach einem vorgebbaren Kriterium umfasst. Eines der möglichen
Kriterien ist der günstigste Treibstoffpreis einer Tankstelle.
Ein anderes Kriterium ist die kürzeste Entfernung zwischen
einer Tankstelle und dem momentanen Standort. Dieses System ist
dahingehend nachteilig, dass es dem Benutzer zwar die günstigste
Tankstelle in der Umgebung anzeigt oder die Entfernung zu einer
Tankstelle, der Benutzer jedoch keine Informationen über
eine tatsächlich kostenoptimierte Route zwischen einem Startort
und einem Zielort erhält.
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Aufgabe
der Erfindung ist es somit, ein Navigationssystem der eingangs genannten
Art dahingehend zu verbessern, dass es eine kostenoptimierte Route
unter Berücksichtigung von Treibstoffpreisen wenigstens
zweier Tankstellen ermitteln kann.
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Die
Aufgabe wird gelöst durch ein Navigationssystem gemäß Anspruch
1 sowie ein Verfahren zur Navigation eines Kraftfahrzeuges gemäß dem nebengeordneten
Anspruch 4. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche. Insbesondere soll hierbei berücksichtigt werden,
ob die erforderliche Treibstoffart zur Verfügung steht.
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Ein
erfindungsgemäßes Navigationssystem, das für
ein Kraftfahrzeug ausgelegt ist, weist einen Navigationsrechner
zur Bestimmung einer Route von einem Startort zu einem Zielort auf.
Weiterhin ist eine an den Navigationsrechner angeschlossene Positionsbestimmungseinheit
vorgesehen. Der Startort kann beispielsweise durch die Positionsbestimmungseinheit
selbst ermittelt werden. Der Zielort ist üblicherweise
durch den Bediener des Navigationssystems eingebbar. Der Navigationsrechner
berechnet aus Startort und Zielort eine Route. Bevorzugt ist diese
Route dem Fahrer des Kraftfahrzeuges durch optische und/oder akustische
Mittel anzeigbar. Bevorzugt werden dem Fahrer, abhängig
von Route und aktuellem Ort, Navigationshinweise gegeben.
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Als
Positionsbestimmungseinheit kommt beispielsweise ein GPS-Empfänger
zum Einsatz, wie er in aktuellen Navigationssystemen häufig
verbaut ist. Alternativ kann zum Beispiel auch ein Funkzellen-Ortungssystem
vorgesehen sein, das die Informationen verschiedener Funkzellen,
zum Beispiel eines Mobilfunknetzes zur Positionsbestimmung verwendet,
beispielsweise durch Triangulation. Auch weitere Positionsbestimmungseinheiten
sind denkbar.
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Erfindungsgemäß ist
vorgesehen, dass der Navigationsrechner Mittel zur Ermittlung einer
Restreichweite des Kraftfahrzeuges aufweist, wobei eine Vorrichtung
zum Empfang von Informationen zu Treibstoffpreisen wenigstens zweier
Tankstellen vorgesehen ist und wobei der Navigationsrechner dazu ausgebildet
ist, eine kostenoptimierte Route unter Berücksichtigung
der empfangenen Treibstoffpreise und verfügbaren Treibstoffe
und der Restreichweite des Kraftfahrzeuges zu ermitteln.
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Dem
Fahrer wird die Möglichkeit der Auswahl einer wirtschaftlichsten
Route angeboten. Hierzu werden die Treibstoffpreise vom System aktualisiert.
Darauf basierend kann die Route unter Berücksichtigung
einer vorgebbaren Reisezeit an die geänderten Treibstoffpreise
angepasst werden.
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Das
System bietet den Vorteil, dass der Fahrer des Kraftfahrzeuges nicht
aktiv Informationen über Treibstoffpreise einholen muss.
Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass sehr viele Fahrer
Schwierigkeiten damit haben, anhand von vorhandenen Informationen über
Treibstoffpreise eine kostengünstige Route selbst zu ermitteln.
Häufig werden zugunsten eines nur geringfügig
niedrigeren Treibstoffpreises Umwege in Kauf genommen, die einen
Mehrverbrauch verursachen, der in keinem Verhältnis zu
der Einsparung beim Tanken steht oder es wird eine Tankstelle angefahren,
die den erforderliche Treibstoff nicht zur Verfügung stellt.
Das erfindungsgemäße Navigationssystem ist in
der Lage, hier Abhilfe zu schaffen.
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Zum
Empfang der Informationen zu Treibstoffpreisen und Treibstoffverfügbarkeit
wenigstens zweier Tankstellen können unterschiedliche Systeme vorgesehen
sein, beispielsweise ein Informationsdaten-Servicesystem, welches
in das Mobilfunknetz integriert ist oder ein Sendesystem, das ähnlich
wie der Staumeldeservice TMC aufgebaut ist.
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Gemäß einer
ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das Navigationssystem fest im Kraftfahrzeug verbaut ist. Auf
diese Weise lässt sich die Restreichweite des Kraftfahrzeuges
besonders einfach über Informationen zu Tankinhalt, Kraftstoffart
und Durchschnittsverbrauch ermitteln.
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Alternativ
dazu kann das Navigationssystem als portables System ausgebildet
sein, welches in unterschiedlichen Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen
kann. Dann ist bevorzugt vorgesehen, dass das Navigationssystem
mit Empfangsmitteln ausgestattet ist, die den Empfang von notwendigen
Informationen zur Ermittlung der Restreichweite und Kraftstoffart des
Kraftfahrzeuges aufweisen. Diese sind mit den Mitteln zur Ermittlung
der Restreichweite gekoppelt. Hierbei kann ein standardisiertes
System vorgesehen sein, das die einfache Kopplung des mobilen Navigationssystems
mit unterschiedlichen Kraftfahrzeugen ermöglicht.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung ist das Navigationssystem mit einem
Stauinformationssystem, beispielsweise TMC, ausgerüstet.
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Ein
erster unabhängiger Gegenstand der Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Navigation eines Kraftfahrzeuges mit mehreren Verfahrensschritten. Zunächst
wird eine Eingabe eines Zielortes durch das Navigationssystem empfangen,
beispielsweise über ein mit dem Navigationssystem zusammenwirkendes
Eingabemittel.
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Dann
wird der aktuelle Ort bestimmt, beispielsweise über zu
dem Navigationssystem gehörende Positionsbestimmungsmittel,
beispielsweise ein GPS-System. Des Weiteren wird eine Restreichweite
des Kraftfahrzeuges bestimmt. Hierzu kann auf eine kraftfahrzeuginterne
Berechnung zurückgegriffen werden oder eine Berechnung
durch das Navigationssystem selbst durchgeführt werden,
beispielsweise unter Berücksichtigung verschiedener Faktoren,
wie zum Beispiel zu erwartender Verbrauch auf unterschiedlichen
Streckentypen sowie Geländeprofil, Staus und dergleichen.
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Des
Weiteren werden Informationen über Treibstoffpreise von
wenigstens zwei Tankstellen empfangen, die entweder unmittelbar
auf der Route oder in der Nähe der Route liegen und den
erforderlichen Treibstoff zur Verfügung stellen können.
Zuletzt wird eine Route des Kraftfahrzeuges unter Einbeziehung der
Restreichweite des Kraftfahrzeuges und der Treibstoffpreise der
wenigstens zwei Tankstellen berechnet. Hierbei kann die vorgebbare
maximale Reisezeit oder eine vorgebbare Ankunftszeit berücksichtigt
werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf,
dass es den Fahrer automatisch an einer ihm günstigen Tankstelle
vorbeileitet, wenn dies erforderlich ist. Der Fahrer braucht nicht
selbst aktiv zu werden, um eine günstige Tankstelle auszusuchen. Das
erfindungsgemäße Verfahren ist besonders nützlich
für Berufskraftfahrer, beispielsweise in Pkws, Lkws oder
Reisebussen. Diese werden durch das System bei der Planung einer
wirtschaftlichen Route erheblich entlastet.
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Gemäß einer
ersten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist vorgesehen, dass, wenn die Entfernung zwischen aktuellen Ort
und Zielort kleiner ist als die Restreichweite des Kraftfahrzeuges
multipliziert mit einem gegebenen Faktor ist, die Route unabhängig
von den Treibstoffpreisen von Tankstellen ermittelt wird.
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Der
Faktor der Restreichweite bedingt, dass eine ausreichende Fahrtstrecke
bei Wiederaufnahme der Fahrt an einen anderen Zielort vorhanden
ist, um noch eine Tankstelle anzufahren, unabhängig von der
gewählten Fahrtrichtung zum nächsten Zielort. Sollte
die Restreichweite des Kraftfahrzeuges multipliziert mit einem gegebenen
Faktor unterschritten werden, wird gemäß dieser
Weiterbildung vorgesehen, dass eine Tankstelle angefahren wird,
durch die die Gesamtkosten der Fahrt möglichst optimiert
werden.
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Die
Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.
Dabei zeigen schematisch:
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1 ein
Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Navigationssystems;
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2 ein
Ablaufplan zur Erläuterung des erfindungsgemäßen
Verfahrens sowie
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3 eine
schematische Darstellung unterschiedlicher berechneter Routen zwischen
zwei Orten A, B zur Erläuterung der Wahl der jeweiligen
Route.
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Navigationssystem 2 für
ein Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Nutzfahrzeug.
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Das
Navigationssystem 2 weist einen Navigationsrechner 4 auf,
der zur Berechnung einer Route in Abhängigkeit von Startort,
Zielort, maximaler Reisezeit, Verkehrsinformationen sowie der Restreichweite
des Kraftfahrzeuges unter Berücksichtigung der Treibstoffpreise.
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Zum
Empfang der Treibstoffpreise ist in dem Navigationssystem 2 ein
Treibstoffpreis-Informationsempfänger 8 vorgesehen,
welcher Informationen über unterschiedliche Tankstellen,
deren Lage, Öffnungszeiten, Verfügbarkeit und
Preis pro Treibstoffart empfängt.
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Des
Weiteren ist ein Restreichweitenrechner 10 vorgesehen,
der anhand des noch vorhandenen Treibstoffvolumens im Kraftfahrzeug
sowie eines zu erwartenden Treibstoffverbrauchs eine Restreichweite
ermittelt. Dieser Restreichweitenrechner 10 kann wie dargestellt
Bestandteil des Navigationsrechners 4 sein. An den Navigationsrechner 4 ist
eine Positionsbestimmungseinheit angeschlossen, beispielsweise ausgelegt
zum Empfangen und Auswerten von Satellitensignalen wie beispielsweise
bei einem satellitengestützten System zur weltweiten Positionsbestimmung
verwendet, beispielsweise bekannt als GPS (Global Positioning System).
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Der
Treibstoffverbrauch wird in dem erfindungsgemäßen
Navigationssystem in Abhängigkeit von der gewählten
Route, der Geländetopologie auf der Route sowie Verkehrssituation
ermittelt. So ist der Treibstoffverbrauch auf Autobahnen üblicherweise
bei Nutzfahrzeugen etwas niedriger als auf Landstraßen,
da auf Autobahnen in der Regel konstantere Geschwindigkeiten gefahren
werden können, wohingegen auf Landstraßen, insbesondere
kurvigen Landstraßen, das Fahrzeug häufiger abgebremst und
wieder beschleunigt werden muss. Auch die zu überwindenden
Höhenmeter haben einen spürbaren Einfluss auf
den Treibstoffverbrauch. So ist ggf. eine flache Landstraßenstrecke
verbrauchsgünstiger als eine gleichlange Autobahnstrecke,
die durch bergiges Gebiet führt.
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Zur
Auswahl der benötigten Treibstoffpreise benötigt
der Navigationsrechner 4 des Weiteren Informationen über
die Treibstoffart, die das Kraftfahrzeug benötigt.
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Auf
der Grundlage dieser Informationen kann der Navigationsrechner durch
Optimierungsrechnungen eine kostengünstige Route wählen.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung können hierbei auch einzuhaltende
Lieferzeiten, zulässige Lenkzeiten sowie Personalkosten
des Fahrzeugführers sowie betriebsdauerabhängige
Kosten berücksichtigt werden.
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2 zeigt
ein schematisches Ablaufdiagramm eines beispielhaften Berechnungsvorganges.
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In
einem ersten Schritt wird das erfindungsgemäße
Verfahren gestartet. In einem weiteren Schritt wird eine Ankunftszeit
oder eine maximale Reisezeit eingegeben. Danach wird die verbrauchsgünstigste
Route berechnet. In einem darauffolgenden Schritt wird geprüft,
ob Verkehrsmeldungen vorliegen. Ist dies der Fall, wird unter Berücksichtigung der
Verkehrsmeldungen eine neue verbrauchsgünstigste Route
berechnet. Liegen keine Verkehrsmeldungen vor, wird die verbrauchsgünstigste
Route (Route 1) berechnet, wobei in der Zwischenzeit empfangene
Treibstoffpreisinformationen für eine Tankstelle auf der
Route empfangen werden, sofern die verbleibende Reichweite für
die gewählte Route nicht ausreicht.
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Parallel
dazu werden mehrere Alternativrouten (Route 2 bis Route n) berechnet
und Treibstoffkosten des benötigten Treibstoffs von auf
diesen Routen liegenden Tankstellen ermittelt. Zur Ermittlung der
kostengünstigsten Route werden die auf den entsprechenden
Routen zu erwartenden Durchschnittsverbräuche V1 bis Vn sowie die
Routenlängen D1 bis Dn in
Betracht gezogen durch Multiplikation der zu erwartenden Durchschnittsverbräuche
mit der Routenlänge.
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Durch
Multiplikation der jeweiligen Streckenlängen mit dem Verbauch
pro km und mit den Treibstoffkosten pro Treibstoffeinheit an den
auf den jeweiligen Routen liegenden Tankstellen lassen sich die geringsten
Kosten für die jeweilige Reiseroute ermitteln, wodurch
insgesamt die kostengünstigste Route bestimmt werden kann,
die dem Fahrer anschließend als Ergebnis empfohlen wird.
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3 verdeutlicht
die Auswahl der kostengünstigsten Route zwischen zwei Orten
A, B aufgrund der dem Navigationssystem 2 vorliegenden
Informationen.
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Auf
einer Route zwischen den Orten A, B liegen eine Vielzahl von Tankstellen,
die mit T11 bis T35 gekennzeichnet
sind. Auf der Route zwischen A und B ist ein Streckenabschnitt gesperrt,
beispielsweise aufgrund einer Vollsperrung, gekennzeichnet mit X. Die
verbrauchsgünstigste Route, angedeutet durch den gestrichelten
Routenabschnitt, kann daher nicht befahren werden. Das System berechnet
deshalb mehrere alternative Routen.
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Unter
Berücksichtigung der Verkehrssituation, der maximalen Reisezeit
sowie Art und Topologie der jeweiligen Routen wird pro Route ein
Durchschnittsverbrauch berechnet. Auf der Route 1, die im dargestellten
Beispiel 670 km lang ist, ist ein Durchschnittsverbrauch von 9 Litern
auf 100 km zu erwarten. Auf Route 2, die im dargestellten Beispiel
640 km lang ist, ist ein Durchschnittsverbrauch von 10 Litern pro
100 km zu erwarten. Auf Route 3 liegt eine Distanz von 655 km vor
bei geschätzten 11 Litern auf 100 km Verbrauch.
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Das
System holt für jede Tankstelle T
11 bis T
35 sämtliche relevanten Tankstellenpreise
ein, die nachfolgend beispielhaft tabellarisch dargestellt sind. Route 1:
| Distanz | Verbrauch | Route
1 |
| 670 | 9,00 |
| Tankstelle | bei
km | Preis
pro l | Routenkosten |
| TA | 0 | 1,31 | 78,99 |
| T11 | 55 | 1,32 | 79,60 |
| T12 | 100 | 1,3 | 78,39 |
| T13 | 295 | 1,33 | 80,20 |
| T14 | 455 | 1,29 | 77,79 |
| T15 | 530 | 1,35 | 81,41 |
| TB | 670 | 1,4 | 84,42 |
Route 2:
| Distanz | Verbrauch | Route
2 |
| 640 | 10,00 |
| | bei
km | Preis
pro l | Routenkosten |
| TA | 0 | 1,31 | 83,84 |
| T21 | 55 | 1,32 | 84,48 |
| T22 | 100 | 1,3 | 83,20 |
| T23 | 200 | 1,29 | 82,56 |
| T24 | 425 | 1,2 | 76,80 |
| T25 | 450 | 1,33 | 85,12 |
| T26 | 500 | 1,35 | 86,40 |
| TB | 640 | 1,4 | 89,60 |
Route 3:
| Distanz | Verbrauch | Route
3 |
| 655 | 11,00 |
| | bei
km | Preis
pro l | Routenkosten |
| TA | 0 | 1,31 | 94,39 |
| T31 | 55 | 1,32 | 95,11 |
| T32 | 100 | 1,3 | 93,67 |
| T33 | 170 | 1,29 | 92,94 |
| T34 | 500 | 1,33 | 95,83 |
| T35 | 520 | 1,35 | 97,27 |
| TB | 655 | 1,4 | 100,87 |
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Aus
der vorhandenen Restmenge an Treibstoff im Treibstofftank des Fahrzeuges
ermittelt das erfindungsgemäße Navigationssystem 2,
dass ein einmaliges Nachtanken auf der Route erforderlich ist.
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Auf
jeder der drei Routen gibt es eine günstigste Tankstelle,
die innerhalb der Restreichweite liegt.
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Es
sei als erste Alternative angenommen, dass die Restreichweite noch
300 km betrage, so ergibt sich als günstigste Tankstelle
auf der jeweiligen Route:
| Route | günstigste
Tankstelle | bei
km | Routenkosten |
| 1 | T12 | 100 | 78,39 |
| 2 | T23 | 200 | 82,56 |
| 3 | T33 | 170 | 92,94 |
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Obwohl
die erste Route die längste ist, ergibt sich aufgrund der
Kombination der günstigsten Tankstelle und des Durchschnittsverbrauchs,
dass Route 1 trotz ihrer Länge die niedrigsten Routenkosten
verursacht.
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Sei
als zweite Alternative eine Restreichweite von 700 km angenommen
und das Ziel wäre hier ohne Tankvorgang erreichbar, so
stehen mehr mögliche Tankstellen zur Auswahl:
| Route | günstigste
Tankstelle | bei
km | Routenkosten |
| 1 | T14 | 455 | 77,79 |
| 2 | T24 | 425 | 76,80 |
| 3 | T33 | 170 | 92,94 |
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In
diesem Fall ergibt sich, dass Route 2 mit Tankstopp bei T24 am günstigsten ist, obwohl auf
dieser Route der Durchschnittsverbrauch höher ist als auf
Route 1.
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Gemäß einer
weiteren Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass
die Treibstoffpreise der Tankstellen fortlaufend überwacht
werden und die Route abhängig von den jeweils aktuellen Verbräuchen
berechnet wird. Dies führt ggf. dazu, dass von einer bereits
berechneten Route abgewichen wird und stattdessen eine alternative
Route verwendet wird. Die Methode der Berechnung kann im Wesentlichen
gemäß der vorherigen Beschreibung erfolgen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10323936
A1 [0005]
- - DE 10335927 A1 [0006]
- - DE 10105175 A1 [0007]