DE102010053489B3 - Navigation system for car, has memory unit storing specifications of other cars, where system evaluates traveled route and determined alternative routes under ecological points of view and least fuel consumption route is displayed to driver - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein lernfähiges Fahrzeugnavigationssystem im Netzwerkverbund mit Navigationssystemen anderer Fahrzeuge, welches für die vorgeschlagene Route, sowie für alle berechneten Ausweichstrecken eine ökologische Bewertung hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs vornimmt. Die in den Patentschriften
Stand der TechnikState of the art
Verfahren zur Routenplanung und -optimierung sind aus
Bislang ist noch kein Verfahren für Fahrzeugnavigationssysteme, die ausschließlich im dezentralen Netzwerkverbund mit anderen Fahrzeugen eingesetzt werden, angegeben worden, welches Fahrzeugdaten, wie etwa die Verbrauchswerte des Motors oder die Fahrweise des Fahrers berücksichtigen, um eine ökologisch optimierte Routenführung vorzuschlagen.So far, no method for vehicle navigation systems, which are used exclusively in the decentralized network with other vehicles have been given, which take into account vehicle data, such as the fuel consumption of the engine or the driving style of the driver to suggest an ecologically optimized route guidance.
Aufgabenstellungtask
Ausgehend vom derzeitigen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeugnavigationssystem im Netzwerkverbund mit anderen Fahrzeugen zu schaffen, welches dezentral Daten empfängt und verarbeitet, Verkehrsflussdaten ermittelt und diese in einer Datenbank speichert, um für Prognosezwecke in Stausituationen später zu Rate gezogen zu werden und für die ermittelte Route, sowie für Alternativrouten Bewertungen – die von Fahrzeugdaten und der Fahrweise abhängen – hinsichtlich der Umweltbelastung vornimmt.Based on the current state of the art, the present invention seeks to provide a vehicle navigation system in network with other vehicles, which receives and processes data decentralized, traffic flow data determined and stores them in a database to be consulted for forecast purposes in congestion situations later and for the determined route, as well as for alternative routes, evaluations - which depend on vehicle data and driving style - regarding the environmental impact.
Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben durch ein Navigationssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen.According to the invention, these objects are achieved by a navigation system having the features of claim 1. The dependent claims contain advantageous training and further education.
Das erfindungsgemäße Fahrzeugnavigationssystem (
- – einer Eingabeeinheit (
2 ) zur Eingabe von Start- und Zielpunkt sowie von fahrzeugspezifischen Daten zum Fahrzeug und weiteren Parameter, - – einer Ausgabeeinheit (
3 ) zur Ausgabe von ausgewerteten und aufbereiteten Daten, - – einer Empfangseinheit (
4 ) zum Empfang von Fahrzeugdaten anderer Fahrzeuge, - – einer Sendeeinheit (
5 ) zur Übermittlung eigener Fahrzeugdaten an andere Fahrzeuge, - – einem GPS-Modul (
6 ), - – einer Speichereinheit I (
7 ), in welcher die erhaltenen Fahrzeugdaten abgelegt werden, - – einer Speichereinheit II (
8 ), in welcher Datensätze von historischen Verläufen von Verkehrsbeeinträchtigungen und die Daten der einzelnen Fahrten mit jeweiligen Verbrauchswerten abgelegt werden, - – einer Speichereinheit III (
9 ), in welcher fahrzeugspezifische Daten zum Fahrzeug umfassend Motorkennzahlen, Kraftstoffverbrauchsfunktion, optimale Schaltzeitpunkte, abgelegt werden, einer Speichereinheit CAR DATA (10 ), in die aktuelle Fahrzeugdaten, umfassend den Füllstand des Tanks abgelegt werden, - – einer Verarbeitungseinheit (
11 ), die mit den neun zuvor genannten Systemkomponenten (2 ,3 ,4 ,5 ,6 ,7 ,8 ,9 ,10 ) gekoppelt ist, in welcher eine digitale Straßenkarte hinterlegt ist, sowie die empfangenen Daten erfasst, ausgewertet und für die Speicherung in den Speichereinheiten I, bzw. II aufbereitet werden, die eigenen Daten zur Übermittlung zusammengestellt werden,
- An input unit (
2 ) for entering the start and end point as well as vehicle-specific data for the vehicle and further parameters, - - an output unit (
3 ) for the output of evaluated and prepared data, - A receiving unit (
4 ) for receiving vehicle data of other vehicles, - A transmission unit (
5 ) for the transmission of own vehicle data to other vehicles, - - a GPS module (
6 ) - A storage unit I (
7 ) in which the received vehicle data are stored, - A storage unit II (
8th ), in which data records of historical progressions of traffic impairments and the data of the individual journeys with respective consumption values are stored, - A memory unit III (
9 ), in which vehicle-specific data for the vehicle, including engine codes, fuel consumption function, optimal shift times, are stored, a memory unit CAR DATA (FIG.10 ), in which current vehicle data, including the fill level of the tank are stored, - A processing unit (
11 ) with the nine system components mentioned above (2 .3 .4 .5 .6 .7 .8th .9 .10 ), in which a digital road map is stored, as well as the received data are recorded, evaluated and processed for storage in the storage units I, or II, the own data are collected for transmission,
In
(1) Fahrzeugcode (mit Fahrzeugart)/Position (GPS)/Uhrzeit/Geschwindigkeit(1) vehicle code (with vehicle type) / position (GPS) / time / speed
erzeugt und in der Speichereinheit I abgelegt. Dabei wird die Durchschnittsgeschwindigkeit für einen Streckenabschnitt mit Hilfe der Positionsdaten und der Zeitdifferenz zweier aufeinanderfolgender Einträge ein und desselben Fahrzeugs ermittelt.
Für alle Fahrzeugtypen werden für sämtliche Motorausstattungen umweltrelevante Daten in Speichereinheit III hinterlegt. Durch die Einführung dieser dritten Speichereinheit sind die drei Speicher I, II und III eindeutig in ihrer Funktion voneinander abgegrenzt und die Inhalte der Speicher II und III können auch in anderen Fahrzeugen eingesetzt werden: die jeweiligen Fahrzeugdaten können Speicher III entnommen werden und auch die historischen Stauverläufe, die in Speicher II hinterlegt sind, können zur Auswertung herangezogen werden. Temporäre Daten werden ausschließlich in Speicher I, sowie im CAR DATA-Speicher gespeichert und verarbeitet.For all vehicle types, environmentally relevant data is stored in memory unit III for all engine equipment. Through the introduction of this third memory unit, the three memories I, II and III are clearly separated from each other in their function and the contents of memory II and III can be used in other vehicles: the respective vehicle data memory III can be removed and the historical congestion , which are stored in memory II, can be used for the evaluation. Temporary data is stored and processed exclusively in memory I as well as in the CAR DATA memory.
Die befahrene Route, sowie sämtliche ermittelten Alternativrouten werden einer Bewertung unter ökologischen Gesichtspunkten unterzogen. Dazu verwendet das System die in Speichereinheit III hinterlegten Daten für das Fahrzeug, insbesondere die Kraftstoffverbrauchsfunktion, die den minimal erreichbaren Kraftstoffverbrauch in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit angibt, und aktuelle Daten aus dem CAR DATA-Speicher und berechnet damit den minimalen Kraftstoffverbrauch.The driven route as well as all determined alternative routes are subjected to an ecological evaluation. For this purpose, the system uses the data stored in memory unit III for the vehicle, in particular the fuel consumption function, which indicates the minimum achievable fuel consumption as a function of the speed, and current data from the CAR DATA memory and thus calculates the minimum fuel consumption.
In einer Modellrechnung wird von www.chemie.fu-berlin.de/chemistry/general/kfz-energetisch folgende Verbrauchsfunktion angegeben:In a model calculation, the following consumption function is specified by www.chemie.fu-berlin.de/chemistry/general/kfz-energetisch:
(2) Verbrauch (v) = av2 + bv + c + d/v(2) Consumption (v) = av 2 + bv + c + d / v
Generell wird davon ausgegangen, dass der Kraftstoffverbrauch proportional zum Schadstoffausstoß ist. Bei (2) wird weiterhin davon ausgegangen, dass bei hohen Geschwindigkeiten der Luftwiderstand dominiert und sich der Verbrauch dadurch quadratisch mit der Geschwindigkeit ändert. Daher beschreibt eine Parabel zweiter Ordnung bei nicht zu kleinen Geschwindigkeiten den Verbrauch. Bei niedrigen Geschwindigkeiten steigen die internen Reibungsverluste an und es kommen Stromverbrauch und Leerlaufverluste hinzu. Deshalb wird die quadratische Gleichung durch einen Term ergänzt, der zum Kehrwert der Geschwindigkeit proportional ist.Generally it is assumed that the fuel consumption is proportional to the pollutant emissions. In (2) it is further assumed that at high speeds the air resistance dominates and the consumption thereby changes quadratically with the speed. Therefore, a second-order parabola at not too low speeds describes consumption. At low speeds, internal friction losses increase and power consumption and no-load losses are added. Therefore, the quadratic equation is supplemented by a term proportional to the reciprocal of the velocity.
Bei der Kraftstoffverbrauchsfunktion werden optimale Schaltzeitpunkte vorausgesetzt; man kann sie sich vorstellen als geglättete Funktion der Kraftstoffverbrauchsfunktionen für die einzelnen Gänge. Diese Optimierung kann entweder durch ein entsprechendes, automatisches Getriebe realisiert werden oder durch verbrauchoptimales Schalten des Fahrzeugführers. Informationen zu den optimalen Schaltzeitpunkten können Speichereinheit III entnommen werden; zahlreiche Fahrzeuge mit Schaltgetriebe geben heute bereits diese Informationen an. Patentliteratur zu diesem Thema wurde beim Stand der Technik angegeben. Der tatsächliche Verbrauch wird über den Füllstand des Tanks gemessen. Diese Daten können beispielsweise vom Bordcomputer an den CAR DATA-Speicher übermittelt werden. Das System vergleicht in regelmäßigen Zeitintervallen den tatsächlichen mit dem laut Verbrauchsfunktion optimalen Kraftstoffverbrauch; über Differenzen ab einer bestimmten Höhe wird der Fahrer informiert, damit er evtl. seine Fahrweise ändern kann.In the fuel consumption function optimal switching times are required; You can imagine it as a smooth function of the fuel consumption functions for the individual gears. This optimization can be realized either by a corresponding, automatic transmission or by consumption-optimal switching of the driver. Information on the optimum switching times can be taken from memory unit III; Numerous vehicles with manual transmission already give this information today. Patent literature on this subject has been given in the prior art. The actual consumption is measured by the level of the tank. This data can be transmitted, for example, from the on-board computer to the CAR DATA memory. The system compares the actual fuel consumption with the consumption function at regular time intervals; Differences above a certain height inform the driver, so that he may be able to change his driving style.
Ökologisch ist es auch sinnvoll, dass eine bestimmte Höchstgeschwindigkeit nicht überschritten wird; die Kraftstoffverbrauchsfunktion steigt für hohe Geschwindigkeiten überproportional stark an. Man könnte vom Minimum der Verbrauchsfunktion ausgehen und ein Prozentsatz dieses Verbrauchs festlegen, der maximal verbraucht werden darf Hieraus könnte die höchste mit dieser Verbrauchsvorgabe erreichbare Geschwindigkeit mittels der Kraftstoffverbrauchsfunktion ermittelt werden und dem Fahrer ein Hinweis gegeben werden, wenn er diese Geschwindigkeit überschreitet.Ecologically, it makes sense that a certain maximum speed is not exceeded; the fuel consumption function increases disproportionately for high speeds. One could assume the minimum of the consumption function and a percentage of this consumption From this, the highest achievable with this consumption target speed could be determined by means of the fuel consumption function and the driver will be given an indication when it exceeds this speed.
Durch die dezentrale Erfassung der Geschwindigkeiten aller relevanten Fahrzeuge in der Umgebung des eigenen Fahrzeugs kann eine Verknüpfung dieser Geschwindigkeiten für verschiedene Streckenintervalle mit der eigenen Kraftstoffverbrauchsfunktion hergestellt und der Verbrauch berechnet werden, den man auf der befahrenen, sowie auf den alternativen Routen hätte. Sofern ein Stau vorliegt, verwendet das System für die Prognose des Stauverlaufs auf der gefahrenen Route auch Informationen aus Speichereinheit II. Damit kann dem Fahrzeugführer angezeigt werden, ob es vom Kraftstoffverbrauch her vernünftig ist, im Stau zu verbleiben oder eine Alternativroute zu wählen; das Verbleiben im Stau kann unter ökologischen Gesichtspunkten durchaus sinnvoll sein.Decentralized recording of the speeds of all relevant vehicles in the vicinity of their own vehicle, a combination of these speeds for different distances intervals can be made with their own fuel consumption function and calculated the consumption that would have on the used, as well as on the alternative routes. If there is a traffic jam, the system also uses information from storage unit II to forecast the congestion on the route being traveled. This will allow the driver to see whether it is reasonable for fuel consumption to stay in traffic or choose an alternative route; staying in a traffic jam can make sense from an ecological point of view.
Die soeben beschriebene Bewertung der befahrenen Route und der Alternativrouten kann vom System auch ohne Vorliegen einer Stausituation vorgenommen werden. Außer der ermittelten und zum Befahren vorgeschlagenen Route mit minimalem Kraftstoffverbrauch kann auch die schnellste Route ermittelt und ökologisch bewertet werden Sofern die Differenz eine bestimmte Höhe überschreitet, wird dem Fahrzeugführer angezeigt, wie viel zusätzlicher Kraftstoff auf der schnellsten Route im Vergleich zur vorgeschlagenen Route verbraucht würde.The evaluation of the route and the alternative routes just described can also be carried out by the system without the existence of a traffic jam situation. In addition to the determined and recommended driving route with minimal fuel consumption, the fastest route can also be determined and evaluated ecologically. If the difference exceeds a certain altitude, the driver is shown how much additional fuel would be consumed on the fastest route compared to the proposed route.
Am Ende der Fahrt wird ein Datensatz generiert, der den tatsächlichen Kraftstoffverbrauch, der über den Füllstand des Tanks ermittelt wird, in Relation zu dem aus der Kraftstoffverbrauchsfunktion errechneten optimalen Verbrauch setzt und in Speichereinheit II abgelegt. Die Datenstruktur sieht folgendermaßen aus:At the end of the journey, a data set is generated which sets the actual fuel consumption, which is determined via the fill level of the tank, in relation to the optimum consumption calculated from the fuel consumption function and stores it in memory unit II. The data structure looks like this:
(3) Datum/Gesamtfahrzeit/Länge der Strecke/Quotient aus tatsächlichem und errechnetem minimalem Kraftstoffverbrauch(3) Date / total travel time / length of the route / quotient of actual and calculated minimum fuel consumption
Der ermittelte Quotient kann Grundlage für ein Bonussystem sein, etwa bei der Kraftfahrzeugsteuer.The determined quotient can be the basis for a bonus system, for example in the motor vehicle tax.
Denkbar wäre zum Beispiel, dass Kraftfahrer einen Nachlass erhalten wenn sie nachweisen, dass ihre Fahrweise mit minimalen Verbrauchswerten verbunden ist. Dies könnte so geschehen, dass die Werte aus Datensatz (3) für ein Kalenderjahr addiert und mit der Gesamtfahrleistung des Kraftfahrzeugs abgeglichen werden – um sicherzustellen, dass das System auch durchgängig genutzt wurde – um den durchschnittlichen Jahresquotienten dann an die Steuerbehörde zu übermitteln.It would be conceivable, for example, that motorists receive a discount if they prove that their driving style is associated with minimum consumption values. This could be done by adding the values from dataset (3) for a calendar year and comparing them with the total mileage of the motor vehicle - to ensure that the system was also used consistently - to then send the average annual quotient to the tax authority.
Ausführungsbeispielembodiment
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgestellt.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Navigationssystemnavigation system
- 22
- Eingabeeinheitinput unit
- 33
- Ausgabeeinheitoutput unit
- 44
- Empfangseinheitreceiver unit
- 55
- Sendeeinheittransmission unit
- 66
- GPS-ModulGPS module
- 77
- Speichereinheit IStorage unit I
- 88th
- Speichereinheit IIStorage unit II
- 99
- Speichereinheit IIIStorage unit III
- 1010
- CAR DATA-SpeicherCAR DATA memory
- 1111
- Verarbeitungseinheitprocessing unit
Claims (3)
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- 2010-12-04 DE DE201010053489 patent/DE102010053489B3/en not_active Expired - Fee Related
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Effective date: 20111230 |
|
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