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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Anspruch 1, ein Routenberechnungsgerät gemäß Anspruch 9, sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 10.
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Viele Fahrten mit einem Fahrzeug führen in einem bestimmten Rhythmus, meist täglich, vom gleichen Start- zum gleichen Zielpunkt. Dies ist z. B. bei Berufsfahrten der Fall. Für bestimmte Gruppen ist es dabei wichtig, keine Routine zu entwickeln und den Weg zum Ziel zu variieren, um z. B. die Sicherheit vor kriminellen oder terroristischen Übergriffen zu erhöhen. Für Gruppen, für die dieser Aspekt in besonderem Maße relevant ist, sei es aufgrund ihrer Position, z. B. als Politiker oder Vorstand eines Wirtschaftskonzerns, oder sei es aufgrund der Region, in der sie sich bewegen, ist dies von höchstem Interesse.
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Manuell ist dieses oft mit deutlich höherem Aufwand verbunden, da heutige Routenberechnungsgeräte nicht auf dieses Ziel ausgerichtet sind. Daher kann ein Navigationssystem auf solchen Routinefahrten meist nicht genutzt werden. Wird die Variation der Routen durch den Menschen durchgeführt, so besteht jedoch die Gefahr, dass der Mensch dazu neigt, in eine Routine zurückzufallen, so dass ein Muster erkennbar ist. Ebenso ist die ständige Bestimmung und Auswahl solcher Routen mit Mehraufwand verbunden, da nicht auf ein unterstützendes Fahrerinformationssystem zurückgegriffen werden kann.
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In der Druckschrift
DE 101 36 389 A1 ist ein Verfahren zur Verbesserung des Verkehrsflusses im Straßenverkehr beschrieben, derart, dass der LKW-Verkehr mithilfe von stochastischen, physikalischen und genetischen Optimierungsverfahren in kritischen Bereichen zu kritischen Zeiten reduziert wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren, weiterhin ein Routenberechnungsgerät, das dieses Verfahren verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Patentansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur stochastischen Berechnung einer Fahrtroute zwischen einem Startpunkt und einem Zielpunkt, wobei zur Berechnung der Fahrtroute ein Routenberechnungskriterium sowie ein Straßengraph verwendet werden, wobei der Straßengraph eine Verknüpfung von einer Mehrzahl von Straßensegmenten enthält, die eine digitale Straßenkarte für ein Gebiet der zu berechnenden Fahrtroute repräsentiert, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- – Ermitteln einer Referenzroute von dem Startpunkt zum Zielpunkt unter Verwendung von mehreren Straßensegmenten und des Routenberechnungskriteriums;
- – Bestimmen mindestens einer Ersatzroute von dem Startpunkt zum Zielpunkt unter Verwendung des Straßengraphen und des Routenberechnungskriteriums, wobei beim Bestimmen ein Gewicht zumindest eines der Straßensegmente des Straßengraphs innerhalb eines Gewichtungswertebereiches stochastisch geändert wird; und
- – Auswählen der Ersatzroute als Fahrtroute, wenn sich die Ersatzroute zumindest teilweise von der Referenzoute unterscheidet.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Routenberechnungsgerät, das ausgebildet ist, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Routenberechnungsgeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Unter einem Routenberechnungsgerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Signale ausgibt. Das Routenberechnungsgerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Routenberechnungsgeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Routenberechnungsgerät ausgeführt wird.
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Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine nicht-vorhersehbare Fahrtroute dadurch berechnet werden kann, dass zu einer Referenzroute, die auf der Basis eines Routenberechnungskriteriums wie beispielsweise einer „schnellsten Route” oder einer „sparsamsten Route” bestimmt wird eine Ersatzroute berechnet wird. Die Referenzroute wird dabei entsprechend den herkömmlichen Berechnungsalgorithmen bestimmt, so dass für gleiche ausgewählte Start- und Zielpunkte immer die gleiche (Referenz-)Route bestimmt wird. Um nun eine unterschiedliche Routenwahl vom Startpunkt zum Zielpunkt zu ermöglichen, die nicht der Referenzroute entspricht, wird nun die Ersatzroute entsprechend bestimmt. Dabei wird die Gewichtung von einem oder mehreren Straßensegmenten des Straßengraphs, günstigerweise in einem Straßenbereich zwischen dem Startpunkt und dem Zielpunkt bei der Bestimmung der Ersatzroute zufällig variiert. Beispielsweise kann als Gewicht oder Gewichtung eine zulässige oder durchschnittlich mögliche Fahrtgeschwindigkeit oder ein Spritverbrauch auf diesem Straßensegment verwendet werden. In der digitalen Straßenkarte ist dabei die tatsächliche zulässige oder die durchschnittlich realisierbare Fahrtgeschwindigkeit auf einer Straße, die durch das entsprechende Straßensegment repräsentiert ist, hinterlegt. Diese zulässige oder durchschnittlich realisierbare Fahrtgeschwindigkeit, die üblicherweise bei einer Fahrt über diese Straße erreicht werden kann, bildet dabei ein wichtiges Kriterium bei der Wahl der auszugebenden Route unter Berücksichtigung des entsprechenden Routenberechnungskriteriums. Wird nun das Gewicht des Straßensegments geändert, beispielsweise in Form einer zufälligen Erhöhung oder Reduzierung einer zulässigen oder durchschnittlich erreichbaren Fahrtgeschwindigkeit für diese Straße, wird ein herkömmlicher Routenberechnungsalgorithmus (abhängig von der Höhe der Veränderung) eine Ersatzroute bestimmen, die von der ursprünglich berechneten Referenzroute unterschiedlich ist. Durch die Variation eines Gewicht des eines Straßensegmentes, das eine Straße in der digitalen Straßenkarte repräsentiert, kann somit mit herkömmlichen und daher gut erprobten Routenberechnungsverfahren auf einfache Weise eine Ersatzroute bestimmt werden, die von der Referenzroute unterschiedlich ist. Um eine größere Variantenvielfalt bei der Bestimmung der Ersatzroute bereitzustellen, können auch die Gewichte von mehreren Straßensegmenten stochastisch verändert werden oder eine Variation des Gewichts eines einzelnen Straßensegments in einem größeren Variationsbereich verändert werden. Die Ersatzroute wird dann als zu bestimmende Fahrtroute ausgewählt, wenn sie sich von der Referenzroute unterscheidet. Dies estellt sicher, dass eine von der Referenzroute unterschiedliche Fahrtroute ausgegeben wird, so dass der Zweck des vorliegenden Algorithmus erfüllt ist.
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Hierbei ist anzumerken, dass gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ein Referenzroutenzielwert mit einem Ersatzroutenzielwert auf Basis der unveränderten Gewichte verglichen wird. Der Referenzroutenzielwert kann dabei beispielsweise eine Fahrtzeit für die Referenzroute sein, wogegen der Ersatzroutenzielwert eine Fahrtzeit für die Ersatzroute sein kann. Die Auswahl der Ersatzroute kann dann derart erfolgen, dass der Ersatzroutenzielwert (das heißt die Fahrzeit für die Ersatzroute) nicht mehr als ein vorbestimmter Sollwert über dem Referenzroutenzielwert (das heißt der Fahrzeit für die Referenzroute) liegt. Damit kann sichergestellt werden, dass die Wahl der Ersatzroute nicht einen wesentlich größeren Umweg und damit eine wesentlich längere Fahrtzeit bedeutet, die durch das Argument einer höheren Sicherheit bei der Routenwahl nicht mehr gerechtfertigt wäre.
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Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass zur Erhöhung der Sicherheit des Fahrzeugs auf technisch sehr einfache Weise eine Möglichkeit zur Bestimmung einer stochastisch bestimmten Ersatzroute aufgezeigt wird. Dabei können herkömmliche Verfahren zur Bestimmung einer Route aus einer digitalen Straßenkarte zum größten Teil weiterhin eingesetzt werden. Zugleich ermöglicht auch die Verwendung einer Vielzahl von einzelnen stochastisch veränderten Gewichten für jeweils eines von unterschiedlichen Straßensegmenten zwischen dem Startpunkt und dem Zielpunkt die Bestimmung einer großen Anzahl von unterschiedlichen möglichen Ersatzrouten, so dass die Vorhersehbarkeit einer tatsächlich berechneten Ersatzroute bereits sehr schwierig wird. Dies erhöht die Gesamtsicherheit für das Fahrzeug auf einem Weg zwischen dem Startpunkt und dem Zielpunkt.
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Günstig ist es auch, wenn im Schritt des Bestimmens die Ersatzroute unter Verwendung des Straßengraphen, eines weiteren Straßengraphen und des Routenberechnungskriteriums bestimmt wird, wobei beim Bestimmen weiterhin ein Gewicht des weiteren Straßensegmentes innerhalb eines weiteren Gewichtungswertebereiches geändert wird und wobei im Schritt des Bestimmens ferner der Ersatzroutenzielwert auf der Basis des gewichteten Straßensegmentes und des gewichteten weiteren Straßensegmentes bestimmt wird. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass nicht nur das Gewicht eines einzelnen Straßengraphen sondern die Gewichte von zumindest zwei (oder auch mehreren) Straßengraphen verändert werden. Dies stellt eine sehr einfache Möglichkeit dar, eine Vielzahl von unterschiedlichen Ersatzroutenmöglichkeiten mit dem hier vorgeschlagenen Ansatz zu bestimmen, so dass eine Vorhersehbarkeit der tatsächlich bestimmten Ersatzroute deutlich reduziert wird.
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In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann, wenn der Ersatzroutenzielwert nicht in dem vorbestimmten Zusammenhang mit dem Referenzroutenzeitwert steht, ein Schritt des Verkleinerns oder Vergrößerns des Gewichtungswertebereiches ausgeführt werden und nachfolgend die Schritte des Bestimmens und des Auswählens auf der Basis des verkleinerten Gewichtungswertebereiches nochmals durchgeführt werden. Eine derartige iterative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass durch die Variationen des Gewichtungswertebereichs oder des weiteren Gewichtungswertebereiches immer eine Lösung für das Problem der Bestimmung einer Ersatzroute möglich wird.
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Ferner kann auch im Schritt des Empfangens ein weiterer Sicherheitsparameter empfangen werden, der einen Aspekt der Sicherheit eines der Straßensegmente repräsentiert, und wobei im Schritt des Bestimmens die Ersatzroute unter Verwendung des Sicherheitsparameters für das Straßensegment bestimmt wird. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass bestimmte sicherheitskritische Orte auf dem Weg zwischen dem Startpunkt und dem Zielpunkt besonders berücksichtigt werden können. Dabei kann beispielsweise eine sehr enge Straße bzw. ein dieser Straße entsprechendes Straßensegment in der digitalen Straßenkarte mit einem zusätzlichen Sicherheitsparameter versehen werden, da möglicherweise auf dieser Straße eine einfache Möglichkeit eines Angriffs auf das Fahrzeug besteht. Bei der Bestimmung der Ersatzroute kann dann dieser Sicherheitsparameter zusätzlich berücksichtigt werden an, so dass beispielsweise mit einer geringen Wahrscheinlichkeit eine Ersatzroute vorgeschlagen wird, die durch die sehr enge Straße führt.
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Um eine möglichst große Sicherheit für das Fahrzeug auf dem Weg zwischen dem Startpunkt und dem Zielpunkt zu ermöglichen, kann der Schritt des Bestimmens wiederholt ausgeführt werden, um zumindest eine alternative Ersatzroute zu bestimmen, wobei ferner ein Schritt des Ausgebens vorgesehen ist, in dem als auszugebende Fahrtroute entweder die Ersatzroute oder die alternative Ersatzroute stochastisch ausgewählt und ausgegeben werden. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer zwei-stufigen zufälligen Auswahl der Ersatzroute. Erstens wird die Ersatzroute selbst durch die zufällige Gewichtung eines Straßensegments nicht vorhersehbar bestimmt und zweitens wird aus mehreren zufällig bestimmten Ersatzrouten nochmals eine Ersatzroute zufällig ausgewählt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Verfahren mehrfach wiederholt ausgeführt werden, wobei in einem ersten Ausführungszyklus des Verfahrens ein Schritt des Speicherns der Fahrtroute vorgesehen ist und in einem dem ersten Ausführungszyklus nachfolgenden zweiten Ausführungszyklus ein Vergleichen der ausgewählten Fahrtroute mit der gespeicherten Fahrtroute erfolgt, wobei ein Ausgeben der im zweiten Ausführungszyklus ausgewählten Fahrtroute unterbleibt, wenn die im Speicher gespeicherte Fahrtroute in einem vorbestimmten Verhältnis zu der im zweiten Ausführungszyklus des Verfahrens ausgewählten Fahrtroute steht. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass verhindert wird, dass identische oder sehr ähnliche Ersatzrouten (die durchaus mit dem zufälligen Routenbestimmungsverfahren berechnet werden könnten) nicht nacheinander abgefahren werden. Dies stellt eine abermalige Erhöhung der Sicherheit bei der Wahl einer Fahrtroute dar.
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Um eine zuverlässige Lösung des Problems der Findung einer Ersatzroute sicherzustellen kann auch das Verfahren mehrfach ausgeführt werden, wobei in einem ersten Ausführungszyklus die Schritte des Bestimmens auf der Basis eines ersten Gebietes zwischen dem Startpunkt und dem Zielpunkt der zu berechnenden Fahrtroute erfolgt, wobei vor einem Ausführen des Verfahrens im zweiten Ausführungszyklus ein Verändern des Gebietes zwischen dem Startpunkt und dem Zielpunkt der zu berechnenden Fahrtroute zu einem zweiten Gebiet erfolgt und wobei im zweiten Ausführungszyklus des Verfahrens das Verfahren unter Verwendung des zweiten Gebietes durchgeführt wird, wobei das erste und zweite Gebiet unterschiedlich große geographische Gebiete repräsentieren. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass weitere Straßengraphen zwischen dem Startpunkt und dem Zielpunkt berücksichtigt werden, wenn das bisher berücksichtigte Gebiet mit Hinblick auf den Zielfunktionswert für die Ersatzroute zu keinem Ergebnis geführt hat.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Ablaufdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren; und
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2 Blockschaltbild eines Fahrzeugs, das ein Routenberechnungsgerät zur Umsetzung des hier vorgeschlagenen Verfahrens aufweist.
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Gleiche oder ähnliche Elemente können in den Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen sein, wobei auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet wird. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen zusammengefasst werden können. Weiterhin ist die Erfindung in der nachfolgenden Beschreibung unter Verwendung von unterschiedlichen Maßen und Dimensionen erläutert, wobei die Erfindung nicht auf diese Maße und Dimensionen eingeschränkt zu verstehen ist. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder” Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal/Schritt und einem zweites Merkmal/Schritt, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal/den ersten Schritt als auch das zweite Merkmal/den zweiten Schritt und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal/Schritt oder nur das zweite Merkmal/Schritt aufweist.
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1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren 100. Das hier vorgestellte Verfahren verbessert die Ansätze gemäß dem Stand der Technik, indem automatisch für jede Anforderung durch einen Benutzer eine stochastisch berechnete Route generiert wird. Dabei können bestimmte Parameter vom Menschen variiert werden, um die Güte des Verfahrens zu beeinflussen sowie bestimmte Optionen zu nutzen. Dadurch, dass der Kern der Verfahrens selbstständig durch das System durchgeführt wird, dem Nutzer aber trotzdem Einflussmöglichkeiten überlassen wird, wird verhindert, dass sich eine Routine entwickelt, was ein Ziel des Verfahrens ist, ohne dass der Fahrer sich dem System vollkommen ausgeliefert fühlen braucht.
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Der hier vorgestellte Ansatz besteht aus mehreren Schritten. Nach einem Start 102 des Verfahrens 100 erfolgt eine Eingabe 104 des Startpunktes A, eines Zielpunktes B und vom Fahrer gewünschten Zielkriterien als Routenberechnungskriterien, z. B. „schnelle” oder „kurze” Route können ausgewählt werden oder es können in einem weiteren Schritt 106 optional weitere Sicherheitsmerkmale, die die Strecke erfüllen muss, hinzugefügt werden. Diese können z. B. sogenannte No-Go-Areas aber auch die Vermeidung leicht angreifbarer Stellen sein.
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Danach wird in einem Schritt 108 eine Route gemäß den eingegeben Zielkriterien und den Sicherheitsmerkmalen unter Verwendung der originalen Straßenkarte (oder zumindest Straßensegmenten aus dieser Straßenkarte) berechnet und in einem temporären Speicher 110 als Referenzroute abgelegt. Dies kann unter Verwendung von bekannten und gut erprobten Routenberechnungsalgorithmen erfolgen. Existiert keine Route, die den eingestellten Sicherheitskriterien entspricht, so wird dies an den Fahrer zurückgegeben (Zweig 112). In diesem Fall sollten die Kriterien verändert werden, um eine zulässige Lösung für eine zu berechnende Referenzroute in einem weiteren Iterationszyklus unter Verwendung von Schritt 106 zu ermöglichen.
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Ebenso kann optional eine weitere (Referenz-)Route ohne die Sicherheitsmerkmale berechnet und die Zielfunktionswerte dieser und der Referenzroute dem Fahrer zur Verfügung gestellt werden, um die Auswirkungen der Sicherheitseinstellungen auf die zu wählende Route und vor allem den Zielfunktionswert aufzuzeigen. Der Zielfunktionswert kann dabei beispielsweise eine Fahrzeit für die entsprechende Route sein, wenn als Zielkriterium die „schnellste” Route gewählt wurde. Alternativ kann auch als Zielfunktionswert der Spritverbrauch bestimmt werden, wenn als Zielkriterium die „sparsamste” Route gewählt wurde.
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In einen nächsten Schritt 114 wird ein Gebiet in der digitalen Karte definiert, in dem eine Veränderung der Kantengewichte (d. h. der Gewichte der Straßensegmente) des Straßengraphen die Routenberechnung beeinflusst. So kann beispielsweise eine Ellipse als Gebiet der digitalen Karte genommen werden, die den Start- und Zielpunkt umfasst. Es ist aber auch eine andere Auswahl des Gebietes möglich.
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Danach werden die für die Berechnung relevanten Kantengewichte, der Straßen, die sich ganz oder teilweise in diesem Gebiet befinden, mit den zugehörigen Attributen des Gebietes ermittelt (Schritt 116) und zumindest das Gewicht der ermittelten Kanten stochastisch verändert (Schritt 118). Die Veränderung des Gewichtes einer Kante erfolgt dabei innerhalb einer definierten, insbesondere veränderbaren Bandbreite für die Veränderung des Kantengewichtes für die entsprechende Kante des Straßengraphen. Beispielsweise werden alle Gewichte für Straßensegmente (d. h. Kanten) zwischen dem Startpunkt und dem Zielpunkt durch einen stochastisch berechneten Faktor innerhalb der Bandbreite verringert oder erhöht. Die Gewichte können dabei beispielsweise Fahrtparameter für eine Fahrt auf diesem Straßensegment sein, wie beispielsweise eine durchschnittlich erzielbare Geschwindigkeit in diesem Straßensegment oder den durchschnittlichen Spritverbrauch in diesem Straßensegment.
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Nun wird eine Route entsprechend den Zielkriterien unter Berücksichtigung der neuen Gewichte berechnet (Schritt 120). Ebenfalls wird der zugehörige Zielfunktionswert für die ursprünglichen Kantengewichte berechnet (Schritt 122). Dieser Zielfunktionswert basierend auf den ursprünglichen Gewichten wird im nächsten Schritt 124 mit dem Zielfunktionswert der anfangs berechneten Referenzroute verglichen. Erfüllt die neu berechnete (Ersatz-)Route ein vorgegebenes Gütekriterium bezüglich der Zielfunktion, so wird diese Route angenommen (Zweig 126). Dieses Gütekriterium kann beispielsweise darin bestehen, dass eine Fahrzeit als Zielfunktionswert für die Ersatzroute nicht die Fahrzeit als Zielfunktionswert für die Referenzroute um einen vorbestimmten Zeitschwellwert überschreitet. Beispielsweise kann so sichergestellt werden, dass die Fahrt über die Ersatzroute nicht länger als 5 Minuten im Vergleich zur Referenzroute dauert. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass durch die Ersatzroute keine größere Unzufriedenheit des Fahrers resultiert, die dazu führen könnten, dass der Fahrer sich zukünftig nicht mehr an die Ersatzroute halten wird und somit wieder der Nutzen der Erfindung verloren gehen würde.
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Steht der für die Ersatzroute berechnete Zielfunktionswert nicht in dem vorbestimmten Güteverhältnis zu dem Zielfunktionswert für die Referenzroute (Zweig 128), wird das Verfahren ab Schritt 116 für die Bestimmung der Ersatzroute wiederholt und bei der stochastischen Neugewichtung eine verringerten Bandbreite für zumindest ein Gewicht eines Straßensegmentes angesetzt (Schritt 130 der Verkleinerung des stochastischen Spielraumes). Dabei kann es unterschiedliche Arten der Verringerung geben. Es sollte aber gewährleistet sein, dass die Bandbreite nach einer endlichen Anzahl von Iterationen durch den Zweig 128 des Verfahrens 100 auf Null gesetzt wird. In diesem Fall findet keine Veränderung der Gewichte mehr statt und die Route wird der Referenzroute entsprechen. So ist durch Verringerung die Endlichkeit des Verfahrens 100 garantiert.
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Zur weiteren Verbesserung des Verfahrens 100 können optional weitere Schritte hinzugefügt werden. So kann das Verfahren 100 mit der Definition des Gebietes zur stochastischen Neubewertung der Kanten wiederholt werden. Die vorher berechnete Strecke als Ersatzroute wird in einem Schritt 132 zwischengespeichert und es erfolgt im Verfahrensablauf ein Rücksprung 134 zum Schritt 114. Das Gebiet zwischen dem Startpunkt und dem Zielpunkt kann in einer nachfolgenden Iteration der Schritte 114ff. anders definiert werden. Die restlichen Schritte 116, 118, 120, 122, 124, ... verlaufen analog zur vorherigen Beschreibung. So erhält man eine bestimmte Menge von zumindest zwei zulässigen (Ersatz-)Routen aus denen eine zufällig ausgewählt wird. Dies erhöht wiederum die Zufälligkeit der tatsächlich ausgegebenen zu fahrenden Ersatzroute.
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Um eventuell zufällig auftretende Ähnlichkeiten von Routen bei häufiger Nutzung zu vermeiden, können die ausgewählten und gefahrenen (Ersatz-)Routen optional in einem Speicher 136 abgelegt werden. Bei einer erneuten Ausführung des Verfahrens 100 kann die ermittelte (Ersatz-)Route mit den gespeicherten Ersatzrouten im Schritt 138 verglichen werden, die in einem vorangegangenen Verfahrensdurchlauf ausgegeben wurden. So kann beispielsweise sichergestellt werden, dass sich zwei aufeinander folgende vorgeschlagene Ersatzrouten wesentlich unterscheiden. Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines Vergleiches erfolgen, dass sich die Ersatzroute mindestens in einer vordefinierten Anzahl von beispielsweise 5 Straßensegmenten von einer in früheren Verfahrensdurchlaufen ausgegebenen Ersatzroute unterscheiden sollte. Ist dieses Kriterium beispielsweise nicht erfüllt, kann eine Ablehnung der berechneten Ersatzroute, verbunden mit einem Rücksprung 140 im Verfahrensablauf auf Schritt 114, erfolgen und optional zusätzlich eine Verkleinerung des Ablehnungsmaßes (beispielswiese auf höchstens 4 übereinstimmende Straßensegmente zwischen den gespeicherten früheren Ersatzrouten und der aktuell berechneten Ersatzroute) ausgeführt werden. Anderenfalls kann die aktuell stochastisch berechnete Ersatzroute angenommen und als Ergebnis dem Fahrer des Fahrzeugs ausgegeben oder angezeigt werden (Schritt 142).
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Die Endlichkeit des Verfahrens 100 wird dabei durch ein Abbruchkriterium erreicht, falls keine Ersatzroute gefunden wird, die sich genügend von den zwischengespeicherten früheren Ersatzrouten unterscheidet. Zudem wird die Nichtreproduzierbarkeit durch den Zwischenspeicher 136 nur unwesentlich eingeschränkt. Es kann zwar nachvollzogen werden, wie die letzten vorgeschlagenen Ersatzrouten verliefen, was sonst überhaupt nicht möglich wäre, jedoch kann damit nur die Wahrscheinlichkeit der Aussage erhöht werden, wo die nächste Route nicht lang führt.
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Wird diese Option unter Verwendung des Speichers 136 nicht benutzt, so wird die gewählte Ersatzroute nach Ende der Fahrt gelöscht. Die veränderten Kantengewichte werden vorzugsweise immer gelöscht. Ebenso kann die Referenzroute gelöscht werden. Die genannten zusätzlichen Optionen bieten Möglichkeiten, das Verfahren zu variieren und den stochastischen Charakter weiter zu erhöhen, was das Ziel einer solchen Routenberechnung darstellt. Die Kombination von mehreren Möglichkeiten decken die Möglichkeiten der Variation sehr gut ab.
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Ebenso sollte das hier beschriebene Verfahren 100 und kein Standardverfahren bei einer Neuberechnung während der Fahrt aufgrund eines Ereignisses wie beispielswiese eines Staus angewandt werden. Bei einem eventuellen Hindernis sollte eine Umfahrung nach dem gleichen Prinzip durchgeführt werden, um auch in diesem Fall den stochastischen Charakter zu bewahren.
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Das grundsätzliche Prinzip des hier vorgeschlagenen Verfahrens ist, dass ein gewisser Spielraum bezüglich der Zielkriterien gegeben wird, der dann mit stochastisch berechneten und zufällig ausgewählten Routen gefüllt wird. Je mehr Spielraum der Fahrer dem vorgeschlagenen Verfahren durch die Wahl des vorbestimmten Zusammenhangs zwischen dem Zielfunktionswert der Ersatzroute und dem Zielfunktionswert der Referenzroute gibt, desto mehr Strecken sind als Ersatzroute möglich und desto deutlicher sind die Unterschiede zwischen den Strecken, die vom gleichen Start zum gleichen Zielpunkt führen. Es wird ein Sicherheitsgewinn durch Variierung der gewählten Strecke gegen Abstriche bei anderen Zielen eingetauscht.
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So gilt beispielsweise, dass ein schwächeres Gütekriterium für den Vergleich der mit dem Verfahren berechneten Ersatzroute und der Referenzroute mehr zulässige Ersatzrouten ermöglicht und damit ein Sicherheitsgewinn verbunden ist. Ebenso gilt dies für die Zeit, die zur Berechnung einer Route benötigt wird. Wird das Verfahren mehrmals durchgeführt, so erhöht dies zwar die Laufzeit, doch kann zwischen mehreren Strecken gewählt werden.
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Der Ansatz schon an der digitalen Straßenkarte anzusetzen garantiert, dass kein Muster im Berechnungsverfahren erkannt werden kann. Dies ist besonders wichtig, damit die gewählte Ersatzroute nicht im Voraus berechnet werden kann.
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Ebenso können nur schwer Wahrscheinlichkeiten berechnet werden, welche Ersatzroute das System auswählt oder vorschlägt.
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Hinzu kommt, dass die Ersatzroute aufgrund der zufälligen Berechnung und der Löschvorgänge nicht im Nachhinein reproduziert werden kann. Damit ermöglicht das System dem Fahrer eine Fahrtstrecke zu fahren, die zufällig ausgewählt und nicht vorhersehbar ist, aber auch im Nachhinein nicht aufgrund des Auswahlverhaltens des Systems analysiert werden kann. Dies sind entscheidende Kriterien, die für die Gruppen, die ein solches System benötigen, besonders wichtig sind und die das hier vorgeschlagene Verfahren in besonderem Maße erfüllt.
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Das hier vorgeschlagene Verfahren lässt sich für eine Reihe von Anwendungen einsetzen, bei denen zwar die Unterstützung durch Routenberechnungsgeräte seitens des Fahrers gewünscht ist, eine Nutzung der bestehenden Technik jedoch zu unbefriedigenden Ergebnissen führt. Das Hauptaugenmerk ist dabei auf die Sicherheit in Bezug auf kriminelle oder terroristische Aktivitäten gelegt.
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Dabei stellt das wiederholte Befahren der gleichen Strecke, ebenso wie die grundsätzliche Nutzung von reproduzierbaren Routen ein Sicherheitsrisiko dar, weil die Berechenbarkeit der Strecke kriminelle und terroristische Gewaltaktionen begünstigt. Dieses Problem wird von traditionellen Navigationssystemen nicht berücksichtigt. Damit stellt das vorgestellte Verfahren ein Alleinstellungsmerkmal für den Einsatz in der PKW-Luxus- und Oberklasse dar.
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Doch kann eine solche Routenauswahl nicht nur Sicherheitsbedürfnissen genügen. Der Wunsch explorativ tätig sein, liegt in der Natur des Menschen und ist bei einer bestimmten Personengruppe besonders stark ausgeprägt. Dieser Fahrertyp wünscht sich Abwechslung bei einer häufig wiederholten Fahrt von einem Ort zu einem anderen. Eine derartige explorative Streckenvariation ist bisher nicht mit Unterstützung eines momentan verfügbaren Routenberechnungsgerätes möglich. Das neu entwickelte Verfahren ermöglicht es Fahrern, neue Strecken auszuprobieren, ohne dass sie dabei auf die Vorzüge eines unterstützenden Systems verzichten müssen, das die Route nach bestimmten Zielkriterien berechnet.
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Das vorstehend beschriebene Verfahren zur stochastischen Berechnung einer nicht reproduzierbaren Route lässt sich sehr einfach (beispielsweise als Computerprogramm) in Produkten aus dem Bereich der Navigationssysteme realisieren, da es sich nach ersten Einschätzungen leicht in bestehende Softwareanwendungen integrieren lässt, ohne dass zusätzliche Hardware verbaut werden muss.
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In 2 ist ein Blockschaltbild eines Fahrzeugs 200 gezeigt, das ein Routenberechnungsgerät 210 zur Ausführung des vorstehend beschienenen Verfahrens aufweist. Das Routenberechnungsgerät ist mit einem Speicher 220 für eine digitale Karte verbunden, aus dem es den Straßengraph entnimmt, der die digitale Straßenkarte repräsentiert. Weiterhin ist das Routenberechnungsgerät 210 mit einer Eingabeeinheit 240 verbunden, über die ein Fahrer 230 oder allgemein ein Insasse des Fahrzeugs ein Routenberechnungskriterium wie beispielsweise die Auswahl der „schnellsten” oder der sparsamsten Fahrtroute eingibt, das bei der Bestimmung der Referenzroute oder der Ersatzroute berücksichtigt werden soll. Schließlich ist das Routenberechnungsgerät 210 mit einer Ausgabeeinheit 250 verbunden, mittels der die Referenzroute und/oder die Ersatzroute dem Fahrer 230 angezeigt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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