DE102012016736A1

DE102012016736A1 - Technik zum Bestimmen schonender Routen im Rahmen einer Routenberechnung

Info

Publication number: DE102012016736A1
Application number: DE201210016736
Authority: DE
Inventors: Gerhard Pfeiffer; Martin Kunkel; Jörg Wolf
Original assignee: Elektrobit Automotive GmbH
Current assignee: Elektrobit Automotive GmbH
Priority date: 2012-08-23
Filing date: 2012-08-23
Publication date: 2014-05-15

Abstract

Es wird eine Technik zum Bestimmen einer schonenden Route zwischen wenigstens zwei geographischen Positionen auf Basis kartographischer Daten beschrieben, wobei die kartographischen Daten ein reales Verkehrswegenetz in Form von Routensegmenten und Routenknoten beschreiben. Ein Verfahrensaspekt umfasst die Schritte des Bereitstellens von Gewichten für die Routensegmente, wobei den Routensegmenten jeweils wenigstens ein Gewicht zugeordnet ist oder wird, welches auf während einer Reise entlang des entsprechenden Routensegments auftretende und auf ein Fahrzeug oder dessen Ladung einwirkende Kräfte hinweist, und des Bestimmens der Reiseroute auf Basis der für die Routensegmente bereitgestellten Gewichte, wobei die bestimmte Reiseroute eine Route mit geringen Krafteinwirkungen darstellt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein das computergestützte Bestimmen von Reiserouten. Konkret wird eine Technik zum Bestimmen schonender Routen im Rahmen einer Routenberechnung angegeben.
Hintergrund
Verfahren zum Berechnen von Routen zwischen zwei oder mehr vorgegebenen geographischen Positionen (z. B. durch Eingabe von Startpunkt, Zielpunkt und/oder Zwischenzielen) auf Basis vorgegebener kartographischer Daten sind allgemein bekannt. Die berechneten Routen werden in der Regel als ein Graph aus Routenknoten und Routensegmenten ermittelt, wobei den Knoten häufig Kreuzungen oder Abzweigungen und den Routensegmenten Straßenabschnitte zwischen benachbarten Kreuzungen oder Abzweigungen entsprechen.
Die üblicherweise von einer kartographischen Datenbank bereitgestellten Routensegmente und Knoten können zusätzlich Informationen (Attribute) umfassen, die beispielsweise auf die Länge von Straßenabschnitten, den Abschnittstyp, zulässige Fahrgeschwindigkeiten auf den Abschnitten, Fahrtrichtung, Art der Kreuzung, usw. hinweisen. Anhand dieser Attribute kann ein Routenberechnungsalgorithmus Routensegmente nach bestimmten Kriterien auswählen, die dann zum Bestimmen einer bezüglich der Kriterien optimierten Route herangezogen werden können. Beispiele derartiger Kriterien sind das Kriterium einer kürzesten Reisezeit, eines kürzesten Weges oder einer verbrauchsoptimierten Route zwischen einem Start- und Zielpunkt.
Kurzer Abriss
Es ist eine Technik bereitzustellen, welche die Routenberechnung im Hinblick auf das Fahrzeug oder dessen Ladung (z. B. Passagiere oder Frachtgut) verbessert.
Hierfür wird ein computergestütztes Verfahren zum Bestimmen einer schonenden Reiseroute zwischen wenigstens zwei geographischen Positionen auf Basis bereitgestellter kartographischer Daten, die ein reales Verkehrswegenetz in Form von Routensegmenten und Routenknoten wiedergeben, bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen von Gewichten für wenigstens die Routensegmente, wobei den Routensegmenten jeweils wenigstens ein erstes Gewicht zugeordnet ist oder wird, welches auf eine während einer Reise entlang des entsprechenden Routensegments auftretende, auf ein Fahrzeug oder dessen Ladung einwirkende Kraft hinweist, und Bestimmen der Reiseroute auf Basis wenigstens der ersten Gewichte, wobei die bestimmte Reiseroute eine Route mit geringen Krafteinwirkungen darstellt.
Die ersten Gewichte können den jeweiligen Routensegmenten entsprechend den zu erwartenden auftretenden Krafteinwirkungen entlang der jeweiligen Routensegmente zugeordnet werden. Die ersten Gewichte können festlegen, wie stark einzelne Routensegmente (z. B. bezüglich alternativer Routensegmente) beim Bestimmen einer Route zu bevorzugen oder zu benachteiligen (zu ”bestrafen”) sind. Demnach können Routensegmente mit zu erwartenden hohen Krafteinwirkungen gegenüber Routensegmenten mit zu erwartenden geringen oder moderaten Krafteinwirkungen bestraft und bei einer Routenbestimmung, abhängig vom Grad der Bestrafung, benachteiligt oder gar nicht berücksichtigt werden. Ein Routenberechnungsalgorithmus kann somit durch Vergleich bereitgestellter Gewichte alternativer Routensegmente zwischen wenigstens zwei vorgegebenen geographischen Positionen eine Reiseroute mit geringen Krafteinwirkungen bestimmen.
Die für die einzelnen Routensegmente bereitgestellten ersten Gewichte können (z. B. relative oder absolute) Werte annehmen, die von der Art und/oder der Häufigkeit und/oder der Stärke der entlang der Routensegmente zu erwartenden auftretenden Kräfte abhängen. Beispielsweise korrelieren die ersten Gewichte wenigstens mit der Stärke, Frequenz und/oder Art (z. B. Längsbeschleunigungen und/oder Querbeschleunigungen und/oder Vertikalbeschleunigungen und/oder Winkelbeschleunigungen) der auftretenden Krafteinwirkungen. Beispielsweise können auftretende Querbeschleunigungen gegenüber (z. B. dem Betrag nach gleichstarken) Längsbeschleunigungen stärker zum (Gesamt-)Gewicht eines Routensegments beitragen. Wiederum können senkrecht zur Fahrbahnebene auftretende Vertikalbeschleunigungen gegenüber parallel zur Fahrbahnebene angreifenden Längs- und Querbeschleunigungen stärker zum (Gesamt-)Gewicht beitragen. Der Wert der ersten Gewichte (und damit beispielsweise der Grad der Bestrafung) kann ferner proportional oder überproportional mit der Stärke der Beschleunigungen skalieren. Es ist auch denkbar, dass Beschleunigungen unterhalb eines vorgegebenen oder vorgebbaren Beschleunigungsschwellenwerts nicht zum Routengewicht beitragen.
Das Verfahren kann zum Bestimmen einer schonenden Route zur Vermeidung von Kinetose bei Passagieren eingesetzt werden. Hierfür können die bereitgestellten ersten Gewichte auf Kräfte hinweisen, die auf Passagiere entlang der Routensegmente einwirken. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann das Verfahren zum sicheren Transport von Frachtgut eingesetzt werden, wobei die bereitgestellten ersten Gewichte auf Kräfte hinweisen, die auf das Frachtgut entlang der Routensegmente einwirken.
Für die Routensegmente können zusätzlich zu den ersten Gewichten zweite Gewichte bereitgestellt sein oder werden, die auf eine Fahrzeit (Reisezeit) und/oder eine Länge des jeweiligen Routensegments hinweisen und für eine Routenberechnung nach dem Kriterium einer kürzesten Reisezeit und/oder einer kürzesten Distanz eingesetzt werden. Es ist auch denkbar, dass jedem Routensegment ein einziges Gewicht bereitgestellt wird, welches eine Kombination aus der zu erwartenden Krafteinwirkungen und Reisezeit und/oder Länge darstellt. Hierfür kann das bereitgestellte erste Gewicht mit einem zur Fahrzeit oder Routenlänge abhängigen Gewichtswert beaufschlagt oder skaliert werden. Auf diese Weise kann eine Reiseroute bestimmt werden, die bezüglich mehrerer Kriterien (Krafteinwirkung und Distanz und/oder Reisezeit) optimiert ist.
Ferner kann auch jedem (z. B. auf eine Abzweigung oder Straßenkreuzung) hinweisenden Routenknoten wenigstens ein erstes Gewicht zugeordnet werden. Das jedem Routenknoten zugeordnete erste Gewicht kann hierbei auf Beschleunigungskräfte hinweisen, welche aufgrund eines Manövers an dem Routenknoten auftreten. Der Wert des wenigstens einen ersten Gewichts kann vom Manövertyp (Linksabbiegen, Rechtsabbiegen, Geradeausfahren) abhängen. Beispielsweise kann ein Rechtsabbiegen an einer Kreuzung gegenüber einem Linksabbiegen aufgrund des engeren Kurvenradius und der zu erwartenden höheren Querbeschleunigungskräfte stärker gewichtet (bestraft) werden. Ferner können jedem Routenknoten entsprechend der Anzahl möglicher Manöver mehrere unterschiedliche erste Gewichte zugeordnet sein.
Die bereitgestellten ersten Gewichte können auf Basis von den Routensegmenten und/oder den Routenknoten zugeordneten Attributen berechnet werden. Für die Berechnung können Attribute herangezogen werden, welche Informationen zu einem oder mehreren der folgenden Aspekte umfassen: Bremsschwellen, Beschleunigungsprofile, zulässige Reisegeschwindigkeiten, Wendemanöver, Straßentyp, Straßenumgebung (z. B. Stadt oder Land), Verkehrsaufkommen (z. B. mittleres Verkehrsaufkommen in Abhängigkeit von bestimmten Zeiten), Haltesignale (z. B. Ampeln und Stopp-Schilder), Straßensteigungen, relative Höhenunterschiede und Zahl und Beschaffenheit von Straßenkurven (Kurvenradien). Beispielsweise kann in Abhängigkeit einer Anzahl der einem Routensegment zugeordneten Straßenkurven ein Routengewicht abgeschätzt werden, das auf ein Auftreten von Querkräften mit einer gewissen Häufigkeit hinweist. Die Attribute können als kartographische Daten zusammen mit den Routensegmenten bereitgestellt werden.
Alternativ oder zusätzlich hierzu können die bereitgestellten ersten Gewichte auf Basis von Beschleunigungsprofilen berechnet werden. Ein Beschleunigungsprofil kann hierbei den (z. B. ortsaufgelösten) Beschleunigungsverlauf entlang eines bestimmten Routensegments wiedergeben. Die Beschleunigungsprofile können Profile zu Winkelbeschleunigungen, Längsbeschleunigungen, Querbeschleunigungen und/oder Vertikalbeschleunigungen (beispielsweise hervorgerufen durch Straßenkuppen, Straßensenken oder beim Überfahren von Bremsschwellen) umfassen. Gemäß einer Variante kann für jedes Routensegment ein Beschleunigungsprofil in den kartographischen Daten hinterlegt sein. Gemäß einer alternativen Variante können Beschleunigungsprofile aus den den Routensegmenten zugewiesenen Attributen (z. B. mit Hilfe von Attributen, die auf eine zulässige Reisegeschwindigkeit und auf Straßenkurven hinweisen) berechnet bzw. abgeschätzt werden. Diese Berechnung kann On-Line, also im Rahmen der Routenberechnung, oder Off-Line erfolgen.
Aus dem Beschleunigungsprofil kann dann für jedes Routensegment wenigstens ein erstes Gewicht berechnet werden. Gemäß einer Variante kann die Anzahl zu erwartender Beschleunigungsänderungen gezählt werden und abhängig von der Anzahl ein entsprechendes erstes Gewicht zugeordnet werden. Hierfür ist denkbar, dass nur Beschleunigungen berücksichtigt werden, deren Betrag einen (vorgegebenen) Schwellenwert überschreitet. Gemäß einer alternativen Variante werden für jedes Routensegment gemittelte Beschleunigungswerte aus dem Beschleunigungsprofil ermittelt. Beispielsweise können die Beträge der Beschleunigungswerte eines Beschleunigungsprofils gemittelt werden. Dem gemittelten Wert kann dann ein entsprechender Gewichtswert zugeordnet werden. Die Zuordnung der ersten Gewichte kann dadurch erfolgen, dass Gewichtswerte in Abhängigkeit der Anzahl auftretender Beschleunigungsänderungen pro Routensegment oder in Abhängigkeit eines gemittelten Beschleunigungsänderungswertes aus einer Zuordnungstabelle ausgelesen werden. Die Zuordnungstabelle kann vorab berechnete Gewichtswerte in Abhängigkeit vorgegebener Beschleunigungswerte (Mittelwerte) oder der Anzahl von Beschleunigungsänderungen umfassen.
Zum Berechnen von Beschleunigungsprofilen kann zusätzlich ein Fahrerprofil herangezogen werden, das Fahrgewohnheiten eines Fahrers quantitativ erfasst. Hierfür können Fahrerprofile aus gesammelten Fahrdaten individuell ermittelt werden. Es ist auch denkbar, dass Fahrerprofile aus einer Mehrzahl vorab gespeicherter Profile (z. B. durch einen Fahrer) auswählbar sind. Das Fahrerprofil kann Angaben zum fahrerabhängigen Bremsverhalten bzw. Beschleunigungsverhalten und damit zur Stärke zu erwartender Verzögerungen und Beschleunigungen entlang einer Route oder Routenabschnitte enthalten. Somit können die zur Berechnung einer schonenden Route bereitgestellten ersten Gewichte individuell auf das Fahrverhalten eines Fahrers abgestimmt werden.
Ferner ist ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zum Durchführen des hier beschriebenen Verfahrens vorgesehen, wobei das Computerprogrammprodukt auf einer Computereinrichtung (z. B. einem Navigationsgerät) ausgeführt wird. Das Computerprogrammprodukt kann hierfür auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium (z. B. einer Speicherkarte oder einem Festspeicher) abgespeichert sein.
Weiterhin wird eine Vorrichtung zum Bestimmen einer schonenden Reiseoute zwischen wenigstens zwei geographischen Positionen auf Basis kartographischer Daten, die ein reales Verkehrswegenetz in Form von Routensegmenten und Routenknoten wiedergeben, bereitgestellt, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Einrichtung zum Bereitstellen von Gewichten für wenigstens die Routensegmente, wobei den Routensegmenten jeweils wenigstens ein Gewicht zugeordnet ist oder wird, welches auf eine während einer Reise entlang des entsprechenden Routensegments auftretende, auf ein Fahrzeug oder dessen Ladung einwirkende Kraft hinweist, und eine Einrichtung zum Bestimmen der Reiseroute auf Basis der Gewichte, wobei die bestimmte Reiseroute eine Route mit geringen Krafteinwirkungen darstellt.
Die Vorrichtung kann ferner eine Speichereinrichtung umfassen, die dazu ausgelegt ist, kartographischen Daten zu speichern und bereitzustellen, die ein reales Verkehrswegenetz in Form von Routensegmenten und Routenknoten (z. B. mit dazugehörigen Routenattributen) wiedergeben. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann die Vorrichtung wenigstens eine Schnittstelle umfassen, welche dazu vorgesehen ist, die Vorrichtung mit einer externen Datenquelle, welche kartographische Daten umfasst (und bereitstellt), kommunikativ zu verbinden.
Außerdem ist ein Navigationsgerät vorgesehen, welches die Vorrichtung zum Bestimmen einer schonenden Route umfasst.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der hier beschriebenen Offenbarung ergeben sich aus den nachfolgenden Zeichnungen. Es zeigen:
1 eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
3 eine weitere schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Detaillierte Beschreibung
Die entlang einer Route auf ein Fahrzeug oder die Ladung einwirkenden Kräfte sind direkt proportional zu den während der Fahrt auftretenden Fahrzeugbeschleunigungen. Fahrzeugbeschleunigungen können innerhalb einer Fahrbahnebene in Fahrtrichtung (Längsbeschleunigungen), quer zur Fahrtrichtung (Querbeschleunigungen) und/oder senkrecht zur Fahrbahnebene (Vertikalbeschleunigungen) auftreten. Beschleunigungen in Fahrtrichtung können Fahrzeugverzögerungen (Bremsen) oder Fahrzeugbeschleunigungen sein. Querbeschleunigungen quer zur Fahrtrichtung können hingegen beim Durchfahren von Kurven und bei Abbiegemanövern aufgrund von Fahrtrichtungsänderungen auftreten. Vertikalbeschleunigungen können ferner beim Durchfahren von Straßenkuppen, Straßensenken oder beim Überfahren von Bremsschwellen auftreten. Ferner können Winkelbeschleunigungen des Fahrzeugs zu Krafteinwirkungen (Drehmomenten) auf das Fahrzeug oder die Ladung führen.
In diesem Zusammenhang ist im Hinblick auf die folgenden Ausführungsbeispiele mit einer „schonenden Reiseroute” jene Route aus einer Mehrzahl möglicher Routen zwischen zwei oder mehr vorgegebenen geographischen Positionen gemeint, bei der die einwirkenden Kräfte bezüglich ihrer Häufigkeit und/oder ihrer Intensität möglichst gering gehalten (z. B. zumindest reduziert oder gar minimiert) werden. So kann eine schonende Reiseroute durch möglichst viele Abschnitte gleichförmiger (also nicht beschleunigter) Bewegung bestimmt werden.
Beispielsweise sind Passagiere, die an Kinetose leiden, an einer ”schonenden Route” mit möglichst wenigen Manövern, Bremsschwellen, und kurvigen Straßenabschnitten interessiert. Entlang kurviger Routen mit engen Kurvenradien (z. B. Serpentinen), Abschnitten mit starken Steigungen und/oder Gefällen sowie entlang Routen mit vielen aufeinanderfolgenden Kreuzungen treten in der Regel sich ständig ändernde Beschleunigungen (sowohl in Fahrtrichtung als auch quer zur Fahrtrichtung) auf, die typische Symptome von Kinetose, wie Übelkeit, Kopfschmerz und Schwindel fördern. Unangenehm sind auch Drehmomente. Besonders unangenehm kann das Überfahren von Bremsschwellen sein, bei der in der Regel ruckartige, besonders starke Vertikalbeschleunigungen auf die Passagiere einwirken. Routen mit möglichst geringen Beschleunigungseinwirkungen, und folglich mit möglichst geringen Krafteinwirkungen, sind auch für Krankentransporte vorteilhaft. Im Übrigen können schonende Routen den Radreifenverschleiß und/oder Bremsenverschleiß mindern oder den schonenden (bzw. sicheren) Transport von Frachtgut garantieren.
Beim Berechnen von Routen nach herkömmlichen Kriterien finden Informationen zu Straßenkurven, Straßensteigungen, Straßengefällen, Straßenkreuzungen, Straßenabzweigungen, Bremsschwellen usw. kaum Anwendung. Derartige Informationen werden bei der Routenberechnung nur insoweit berücksichtigt, dass eine zwischen zwei vorgegebenen geographischen Positionen zusammenhängende Route mit realistischen Entfernungsangaben, Reisezeitangaben und Angaben zu Manövern an Kreuzungen oder Abzweigungen bereitgestellt wird. Dabei hat gerade der Verlauf der für eine Route ausgewählten Straßen großen Einfluss auf Fahrzeug, Passagiere und Frachtgut, insbesondere auf Fahrzeugverschleiß und Reisekomfort.
1 zeigt in Form eines Blockdiagramms ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 100 zum Bestimmen schonender Reiserouten auf Basis kartographischer Daten zwischen zwei oder mehr vorgegebenen Positionen. Die Vorrichtung kann Teil eines fest eingebauten Navigationsgeräts, eines Personal Digital Assistent (PDA), eines Smartphones mit Routenberechnungsfunktion oder eines Personal Navigation Device (PND) sein.
Mit „schonender Reiseroute” ist im Folgenden jene Reiseroute aus einer Mehrzahl möglicher Reiserouten zwischen wenigstens zwei vorgegebenen geographischen Positionen (Start- und Zielpunkt) gemeint, bei der auf ein Fahrzeug (oder auf dessen Passagiere bzw. Frachtgut) einwirkende Kräfte aufgrund auftretender Längsbeschleunigungen (Beschleunigungen in Fahrtrichtung z. B. aufgrund von Verzögerungs- und Beschleunigungsmanöver), Querbeschleunigungen (Beschleunigungen quer zur Fahrtrichtung z. B. aufgrund von Abbiegemanövern oder Durchfahren von Kurven) und/oder Vertikalbeschleunigungen (Beschleunigungen senkrecht zur Fahrbahnebene aufgrund von Straßenkuppen oder Bremsschwellen) gering gehalten (typischerweise reduziert oder minimiert) wird.
Die Vorrichtung 100 umfasst eine Kernfunktionalität 1000 in Form einer zentralen Verarbeitungseinheit (Central Processing Unit, CPU), eines Mikroprozessors oder in Form eines Software-Moduls (SW-Modul), eine Einrichtung 1010 zum Bereitstellen von Gewichten für Routensegmente und/oder Routenknoten, welche wenigstens auf während einer Reise auftretende Krafteinwirkungen hinweisen, sowie eine Einrichtung 1020 zum Bestimmen einer schonenden Route auf Basis der bereitgestellten Gewichte. Die Einrichtungen 1010 und 1020 können als eigenständige Einrichtungen mit geeigneten Softwareroutinen (oder Softwareunterroutinen) ausgebildet sein oder alternativ hierzu in der Kernfunktionalität 1000 als Teileinheit oder als Software-Untermodule integriert sein, wie in 1 durch den gestrichelten Linienverlauf angedeutet ist. Die Kernfunktionalität 1000 und die Einrichtungen 1010 und 1020 können in einem Navigationsgerät, Smartphone, PND oder PDA integriert bzw. verbaut sein.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung 100 ferner wenigstens eine Schnittstelle 1030, wenigstens eine Eingabeeinrichtung 1040 und wenigstens eine Speichereinrichtung 1050. Es ist aber auch denkbar, dass Eingabeeinrichtung 1040 und Speichereinrichtung 1050 nicht Teil der Vorrichtung 100 sind und Navigationsdaten bzw. Eingabedaten über die wenigstens eine Schnittstelle 1030 empfangen werden. Die wenigstens eine Schnittstelle 1030, die Eingabeeinrichtung 1040 und die Speichereinheit 1050 stehen in kommunizierender Verbindung mit der Kernfunktionalität 1000.
Die wenigstens eine Schnittstelle 1030 ist dazu vorgesehen, die Vorrichtung 100 mit der Umwelt kommunikativ zu verbinden. Beispielsweise kann die Vorrichtung 100 als Bestandteil in einem Fahrzeugnavigationsgerät integriert sein und über die wenigstens eine Schnittstelle 1030 mit Fahrzeugsensoren in Kommunikation stehen, um beispielsweise Radsensordaten und/oder Daten einer Motorsteuereinheit und/oder Daten einer Bremssteuereinheit auszulesen. Die bereitgestellten Fahrzeugsensordaten können zum Bestimmen fahrerabhängiger Beschleunigungsprofile herangezogen werden, indem aus den Sensordaten Brems- und Beschleunigungsgewohnheiten des Fahrers ermittelt werden.
Insbesondere kann die Vorrichtung 100 als Teil eines Navigationsgerätes mit Datenspeichern und Prozessoren des Navigationsgeräts über die Schnittstelle 1030 in Kommunikation stehen, um beispielsweise auf im Navigationsgerät abgespeicherte kartographische Daten zuzugreifen oder berechnete Gewichte dem Navigationsgerät bereitzustellen. Die wenigstens eine Schnittstelle 1030 kann hierbei als Hardware-Schnittstelle oder als Softwareschnittstelle (Application Programming Interface, API) oder als gemischte Hardware- und Softwareschnittstelle ausgebildet sein.
In der Speichereinrichtung 1050 sind kartographische Daten in Form wenigstens einer Datenbank organisiert und abgespeichert, welche der Berechnung einer Route zwischen zwei oder mehrere Positionen (z. B. einem Start- und einem Zielpunkt mit optionalen Zwischenpunkten) zugrunde gelegt werden können. Die kartographischen Daten umfassen Routensegmente mit Segmentattributen sowie Knoten mit Knotenattributen, die in Form relationaler Tabellen organisiert sein können. Abgespeicherte Attribute zur Berechnung von Routen können hierbei Angaben zur mittleren Reisegeschwindigkeit, zu Wendemanövern, zum Straßentyp, zur Straßenumgebung (z. B. Stadt oder Land), zum Verkehrsaufkommen (z. B. mittleres Verkehrsaufkommen in Abhängigkeit von Wochentagen oder Tageszeiten), zu Haltesignalen (z. B. Ampeln oder Stopp-Schilder), zu Bremsschwellen, zu Straßensteigungen, zu relativen Höhenunterschieden und/oder zur Zahl und Beschaffenheit von Straßenkurven umfassen, je nach Art des verwendeten kartographischen Datensatzes.
Die kartographischen Daten können gemäß einem vorgegebenen Datenformat organisiert und strukturiert sein. Beispielsweise können die Daten gemäß dem Navigation Data Standard(NDS)-Format organisiert sein oder ein beliebiges anderes Format annehmen. Es ist aber auch denkbar, dass kartographische Daten online von einem Datenserver für die Berechnung abgerufen werden (z. B. über die Schnittstelle 1030) und in einem Zwischenspeicher gespeichert werden.
Die Eingabeeinrichtung 1040 ist dazu ausgebildet, der Kernfunktionalität 1000 oder den Einrichtungen 1010, 1020 Eingaben zu einem Startpunkt (z. B. von einem GPS- oder anderweitigen Positionssensor) und einem Zielpunkt (z. B. gemäß Benutzereingabe) zur Verfügung zu stellen. Ferner können Eingaben zu Fahrgewohnheiten getätigt werden, welche Rückschlüsse auf ein fahrerabhängiges Brems- bzw. Beschleunigungsverhalten zulassen und bei der Gewichtsberechnung herangezogen werden können.
Die Eingabeeinrichtung 1040 kann auch dazu benutzt werden, eine Auswahloperation im Hinblick auf mehrere vordefinierte Suchoptionen zu tätigen. Beispielsweise kann durch Auswahl der Suchoption „schonende Route” eine von einer voreingestellten (z. B. auf Basis einer kürzesten Distanz durchgeführten) Routensuche abweichende Routensuche festgelegt werden, bei der gemäß dem weiter unten beschriebenen Verfahren eine Route mit (möglichst) geringen Krafteinwirkungen bestimmt wird. Die Eingabe kann allgemein durch Betätigen von Eingabetasten, eines berührungsempfindlichen Bildschirms und/oder akustisch, wie beispielsweise durch Mitteilung von Ortsnamen, Straßennamen usw., vorgenommen werden. Ferner kann die Kernfunktionalität 1000 über einen externen oder zur Vorrichtung 100 gehörigen Positionssensor (in 1 nicht gezeigt) aktuelle Positionsinformationen, die auch den Startpunkt definieren können, empfangen.
Anhand der in den 2 und 3 dargestellten Flussdiagramme wird nun die Funktionsweise der Einrichtungen 1010 und 1020 näher beschrieben.
Das Flussdiagram in 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Bestimmen einer schonenden Reiseroute auf Basis kartographischer Daten.
In einem ersten Schritt S1 (Schritt S1) stellt die Einrichtung 1010 für Routensegmente (und optional für jeden Routenknoten) erste Gewichte bereit, welche wenigstens auf Beschleunigungskräfte hinweisen, die beim Passieren von den Routensegmenten und Routenknoten entsprechenden Straßenabschnitten und Kreuzungen (oder Abzweigungen) auftreten und auf ein Fahrzeug, dessen Passagiere oder dessen Frachtgut einwirken. Die Gewichte werden in der Einrichtung 1010 auf Basis der kartographischen Daten und/oder auf Basis (z. B. als Attribute) hinterlegter Beschleunigungsprofile berechnet und der Einrichtung 1020 zur Routenbestimmung zugeführt.
Ferner kann die Einrichtung 1010 auch dafür vorgesehen sein, zweite Gewichte für einzelne Routensegmente bereitzustellen, welche auf eine Routenlänge und/oder Reisezeit hinweisen. Alternativ hierzu können die auf eine Krafteinwirkung hinweisenden erste Gewichte mit von Reisezeit und/oder Routendistanz abhängigen Gewichtswerten (zusätzlich) skaliert oder beaufschlagt werden. Die so berechneten Gewichte stellen eine Kombination mehrerer Suchkriterien dar und können sowohl auf die zu erwartenden Krafteinwirkung als auch auf die zurückgelegte Weglänge und/oder die benötigte Fahrzeit beim Passieren eines Routensegments hinweisen. Welche Gewichte konkret berechnet werden, kann von einer Benutzereingabe oder von empfangenen Auswahloperationen abhängen, bei der der Benutzer mögliche Suchkriterien definiert bzw. Routensuchoptionen auswählt. Auf diese Weise können Reiserouten ermittelt werden, die bezüglich eines oder mehrerer Suchkriterien optimiert sind (z. B. geringste Krafteinwirkungen in Verbindung mit kürzester Distanz und/oder kürzester Reisezeit).
Die Einrichtung 1010 übergibt die in Schritt S1 bereitgestellten Gewichte zur Routenberechnung an die Einrichtung 1020. Eine detailliertere Beschreibung der Funktionsweise der Einrichtung 1010 wird in Zusammenhang mit 3 weiter unten gegeben.
In einem darauffolgenden zweiten Schritt (Schritt S2) bestimmt nun die Einrichtung 1020 auf Basis der bereitgestellten Gewichte eine Reiseroute zwischen zwei oder mehr, über die Eingabeeinrichtung 1050 ausgewählten geographischen Positionen. Die Einrichtung 1020 ist dazu ausgelegt, die für die Routensegmente und/oder Routenknoten bereitgestellten Gewichte zu vergleichen und auf Basis des Vergleichs jene Routensegmente und Routenknoten aus einer Vielzahl alternativer Routensegmente und Routenknoten auszuwählen, die aufgrund ihrer zugeordneten Gewichte gegenüber anderen Segmenten und Knoten bevorzugt sind. Abhängig vom Routenberechnungsalgorithmus wird so eine Route unter einer Vielzahl möglicher Routen berechnet, die bezüglich der bereitgestellten Gewichte typischerweise einen Extremalwert (entweder Minimalwert oder Maximalwert) aufweist.
Wird von einem Benutzer aufgrund einer Auswahloperation eine möglichst schonende Route gewünscht, so berechnet die Einrichtung 1020 auf Basis der auf Krafteinwirkungen hinweisenden und von der Einrichtung 1010 bereitgestellten ersten Gewichte jene Route mit den zu erwartenden geringsten Krafteinwirkungen. Wird hingegen aufgrund einer Benutzereingabe beispielsweise eine Route gesucht, die gleichzeitig eine möglichst geringe Distanz und möglichst geringe Krafteinwirkungen aufweisen soll, so wird auf Basis entsprechender alternativer oder zusätzlicher Gewichte (die auf beide Kriterien hinweisen) eine bezüglich Krafteinwirkung und Distanz optimierte Route ermittelt.
Anhand von 3 wird nun die Bereitstellung der Gewichte (Schritt S1 in 2) näher erläutert.
Die Einrichtung 1010 analysiert in einem ersten Unterschritt S11 das für eine Routenberechnung zur Verfügung gestellte Kartenmaterial (d. h. die kartographischen Daten) und bestimmt, welche Attribute den Routensegmenten und/oder Routenknoten zugeordneten sind. Abhängig von der Qualität des zur Verfügung stehenden Kartenmaterials können die den Routensegmenten zugeordneten Attribute Informationen über Bremsschwellen, zulässigen Reisegeschwindigkeiten, Wendemanöver, Straßentyp, Straßenumgebung (z. B. Stadt oder Land), Verkehrsaufkommen (z. B. mittleres Verkehrsaufkommen in Abhängigkeit von Wochentagen oder Tageszeiten), Haltesignale (z. B. Ampeln oder Stopp-Schilder), Straßensteigungen, relative Höhenunterschiede und/oder zur Zahl und Beschaffenheit (Kurvenradien) von Straßenkurven umfassen. Die Einrichtung 1010 ermittelt dann, welche Attribute für die Berechnung der auf Krafteinwirkungen hinweisenden Gewichte herangezogen werden können und liest diese aus der Speichereinrichtung 1050 (oder aus einem entfernten Datenserver) aus.
In einem darauffolgenden zweiten Unterschritt S12 ermittelt die Einrichtung 1010 auf Basis der durch das Kartenmaterial bereitgestellten Attribute, und gegebenenfalls auf Basis bereitgestellter Fahrerprofile, (Routensegment-abhängige) Beschleunigungsprofile. Abhängig von der Qualität des Kartenmaterials und den bereitgestellten Attributen kann die Einrichtung 1010 für die Routensegmente Beschleunigungsprofile berechnen, die entlang der Routensegmente auftretende Querbeschleunigungen (Beschleunigungen quer zur Fahrtrichtung), Längsbeschleunigungen (Beschleunigungen in Fahrtrichtung) und/oder Vertikalbeschleunigungen umfassen. Zum Ermitteln der Beschleunigungsprofile wertet die Einheit 1010 die den Routensegmenten zugeordneten Informationen (zu Reisegeschwindigkeiten, Haltesignalen, Zahl und Beschaffenheit von Straßenkurven, Anzahl und Art von Bremsschwellen, usw.) aus. Beispielsweise kann die Einheit 1010 aus den Krümmungsradien von Straßenkurven und zulässigen Fahrgeschwindigkeiten kurvenabhängige Querbeschleunigungen berechnen. Ferner können den Routensegmenten zugeordnete Haltesignale, Geschwindigkeitsbegrenzung, Abzweigungen und Kreuzungen (am Anfang und Ende der Segmente) berücksichtigt werden, um Längsbeschleunigungen aufgrund notwendiger Bremsmanöver oder Beschleunigungsmanöver zu ermitteln. Außerdem können Anzahl und Art entlang von Routensegmenten auftretender Bremsschwellen ermittelt werden, um auftretende Vertikalbeschleunigungen entlang der Routensegmente zu ermitteln.
Bremsmanöver und Beschleunigungsmanöver können ferner vom Fahrstil eines Fahrers abhängen. Beispielsweise sind bei einer vorausschauenden Fahrweise die Brems- und Beschleunigungswege länger als bei einer sportlichen Fahrweise. Entsprechend sind die Verzögerungs- und Beschleunigungswerte und damit einhergehend die einwirkenden Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte bei einem sportlichen Fahrstil größer als bei einem vorausschauenden Fahrstil. Um möglichst realistische Beschleunigungsprofile zu ermitteln, kann die Einrichtung 1010 ferner Fahrzeugsensordaten oder durch den Fahrer ausgewählte Fahrerprofile auswerten, welche die Beschleunigungs- und Verzögerungsgewohnheiten eines Fahrers quantitativ beschreiben.
In einem weiteren Unterschritt S13 wird auf Basis der ermittelten Beschleunigungsprofile für jedes Routensegment (und optional für jeden Routenknoten) wenigstens ein (erstes) Gewicht bereitgestellt. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Einrichtung 1040 über den Betrag der durch die Beschleunigungsprofile bereitgestellten Beschleunigungswerte (diese können negative und positive Werte annehmen, je nachdem in welcher Richtung die Beschleunigungen zeigen, wie z. B. in Fahrtrichtung aufgrund einer Fahrzeugbeschleunigung oder entgegen der Fahrtrichtung aufgrund einer Fahrzeugverzögerung) mittelt und dem Beschleunigungsmittelwert eines jeden Routensegments einen entsprechenden Gewichtswert zuordnet. Winkelbeschleunigungen, Längsbeschleunigungen, Querbeschleunigungen und/oder Vertikalbeschleunigungen können hierbei jeweils separat gemittelt werden. Die resultierenden Mittelwerte für Winkelbeschleunigungen, Längsbeschleunigungen, Querbeschleunigungen und/oder Vertikalbeschleunigungen können je nach Auswirkung auf Ladung oder Passagiere unterschiedlich stark gewichtet werden und anschließend zu einem Gewichtungswert addiert werden. Beispielsweise spielen für Ladungen Vertikalbeschleunigungen kaum eine Rolle, da sie nur unwesentlich zur Verschiebung der Ladung auf einer Ladefläche beitragen. Dementsprechend können Vertikalbeschleunigungen beim Transport von Ladungen schwächer gewichtete werden als Längs- und Querbeschleunigungen. Für Personentransport können Vertikalbeschleunigungen sehr unangenehm sein, sodass Vertikalbeschleunigungen gegenüber Längs- und Querbeschleunigungen stärker gewichtet sein können. Alternativ hierzu kann auch nur die Anzahl zu erwartender Fahrzeugbeschleunigungen pro Routensegment oder die Anzahl zu erwartender Beschleunigungen, welche einen Beschleunigungsschwellenwert überschreiten, gezählt werden und abhängig von der Anzahl ein entsprechendes Gewicht zugeordnet werden.
Die Zuordnung entsprechender Gewichte kann dadurch erfolgen, dass Gewichtswerte in Abhängigkeit der Anzahl auftretender Beschleunigungsänderungen pro Routensegment oder in Abhängigkeit eines gemittelten Beschleunigungswertes aus einer Zuordnungstabelle ausgelesen werden. Die Zuordnungstabelle kann vorab berechnete Gewichtswerte in Abhängigkeit vorgegebener Beschleunigungsmittelwerte und/oder in Abhängigkeit einer Anzahl von Beschleunigungen umfassen.
Die Einrichtung 1010 ist im Ausführungsbeispiel auch dazu vorgesehen, Routenknoten mit jeweils einem (ersten) Gewicht zu versehen. Beispielsweise kann für jedes an einer Kreuzung oder Abzweigung zugelassene Abbiegemanöver ein unterschiedliches Gewicht vorgesehen sein, welches auf eine Krafteinwirkung aufgrund eines Fahrzeugmanövers hinweist. Hierbei können beispielsweise Rechtsabbiegemanöver aufgrund des engeren Kurvenradius und der zu erwartenden größeren Querbeschleunigungen stärker bestraft werden als entsprechende Linksabbiegemanöver (oder als ein Geradeausfahren, bei dem keine Querbeschleunigungen auftreten) an derselben Straßenkreuzung. Wie bei den Routensegmenten, können die Gewichte für die Abbiegemanöver auf Basis berechneter oder vorgegebener Beschleunigungsprofile an den Routenknoten ermittelt werden.
Insgesamt weisen die den Routensegmenten und Routenknoten zugeordneten Gewichte auf die Stärke (und, als Option, die Häufigkeit und/oder Art) der zu erwartenden Beschleunigungskräfte hin. Somit kann mittels der bereitgestellten Gewichte eine Route zwischen zwei vorgegebenen geographischen Positionen ermittelt werden, bei der geringe Vertikalkräfte (oder Vertikalbeschleunigungen), Querkräfte (oder Querbeschleunigungen), Drehmomente (Winkelbeschleunigungen) und/oder Längskräfte (oder Längsbeschleunigungen) auftreten. Mit anderen Worten ermöglicht das hier beschriebene Verfahren die Ermittlung einer schonenden Route, welche eine möglichst gleichförmige (monotone) Fortbewegung zwischen vorgegebenen Positionen ermöglicht. Derartige Routen sind besonders vorteilhaft für Passagiere, die an Kinetose leiden, da die Symptome dieser Krankheit insbesondere durch Längs- und Querbeschleunigungen hervorgerufen werden. Derartige Routen sind auch vorteilhaft für Krankentransporte, da Patient, Ärzte und Equipment (wie montierte Infusionsflaschen) möglichst schonend transportiert werden können.
Die berechneten Gewichte können ferner mit Werten skaliert werden, welche auf ein Fahrzeuggewicht und/oder Frachtgutgewicht hinweisen. Hierfür können der Einrichtung 1010 zusätzliche Informationen zum Frachtgutgewicht und/oder Fahrzeuggewicht bereitgestellt werden (beispielsweise durch Fahrereingabe). Die so erhaltenen Gewichte sind ein direktes Maß für die Stärke und Häufigkeit der zu erwartenden, auf ein Frachtgut und/oder Fahrzeug einwirkenden Kräfte. Auf diese Weise können Routensegmente beim Berechnen einer Route aussortiert werden, bei denen der Auftritt großer Querkräfte zu erwarten wäre, welche ein Verschieben oder Umkippen des Frachtguts und/oder des Fahrzeugs bewirken könnten. Schonende Routen mit geringen auftretenden Querkräften sind ferner vorteilhaft beim Transport lebender Tiere (z. B. Pferde), da diese – im Gegensatz zu herkömmlichem Frachtgut – auf einer Ladefläche nicht fixiert werden können. Somit ist das vorliegende Verfahren auch geeignet, schonende Routen für Frachtguttransporte (insbesondere zum Transportieren lebender Tiere) bereitzustellen.

Claims

Computergestütztes Verfahren zum Bestimmen einer schonenden Reiseroute zwischen wenigstens zwei geographischen Positionen auf Basis kartographischer Daten, die ein reales Verkehrswegenetz in Form von Routensegmenten und Routenknoten wiedergeben, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – Bereitstellen von Gewichten für wenigstens die Routensegmente, wobei den Routensegmenten jeweils wenigstens ein erstes Gewicht zugeordnet ist oder wird, welches auf eine während einer Reise entlang des entsprechenden Routensegments auftretende und auf ein Fahrzeug oder dessen Ladung einwirkende Kraft hinweist; und – Bestimmen der Reiseroute auf Basis wenigstens der ersten Gewichte, wobei die bestimmte Reiseroute eine Route mit geringen Krafteinwirkungen darstellt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das für die Routensegmente jeweils bereitgestellte erste Gewicht von der Art und/oder der Häufigkeit und/oder der Stärke der entlang des Routensegments zu erwartenden auftretenden Krafteinwirkungen abhängt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verfahren zum Bestimmen einer schonenden Reiseroute zur Vermeidung von Kinetose bei Passagieren eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verfahren zum schonenden Transport von Frachtgut eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei den Routensegmenten jeweils wenigstens ein zweites Gewicht zugeordnet ist oder wird, welches auf eine für das jeweilige Routensegment vorgesehene Fahrzeit und/oder eine Routensegmentlänge hinweist, und wobei die Reiseroute auch auf Basis der zweiten Gewichte bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei erste Gewichte ferner den Routenknoten zugeordnet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Gewichte auf Basis von wenigstens einem den Routensegmenten und/oder den Routenknoten zugeordneten Attribut berechnet werden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das wenigstens eine Attribut Informationen zu einem oder mehreren der folgenden Aspekte umfasst: Beschleunigungsprofile, Kurven, Steigungen, Gefälle, Bremsschwelle, zulässige Fahrgeschwindigkeiten und Haltesignale.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die ersten Gewichte auf Basis von Beschleunigungsprofilen berechnet werden.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Beschleunigungsprofile aus wenigstens den kartographischen Daten berechnet werden.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei zum Berechnen von Beschleunigungsprofilen zusätzlich ein Fahrerprofil herangezogen wird, das Fahrgewohnheiten eines Fahrers quantitativ erfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei zum Berechnen der ersten Gewichte vorabgespeicherte Beschleunigungsprofile herangezogen werden.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode zum Durchführen des Verfahrens nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Computereinrichtung ausgeführt wird.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 13, welches auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium abgespeichert ist.
Vorrichtung (100) zum Bestimmen einer schonenden Reiseroute zwischen wenigstens zwei geographischen Positionen auf Basis kartographischer Daten, die ein reales Verkehrswegenetz in Form von Routensegmenten und Routenknoten wiedergeben, wobei die Vorrichtung umfasst: – eine Einrichtung (1010) zum Bereitstellen von Gewichten für wenigstens die Routensegmente, wobei den Routensegmenten jeweils wenigstens ein Gewicht zugeordnet ist oder wird, welches auf eine während einer Reise entlang des entsprechenden Routensegments auftretende und auf ein Fahrzeug oder dessen Ladung einwirkende Kraft hinweist; und – eine Einrichtung (1020) zum Bestimmen der Reiseroute auf Basis der Gewichte, wobei die bestimmte Reiseroute eine Route mit geringen Krafteinwirkungen darstellt.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 15, ferner umfassend: – eine Speichereinrichtung (1050) zum Bereitstellen der kartographischen Daten, die ein reales Verkehrswegenetz in Form von Routensegmenten und Routenknoten wiedergeben.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 15 oder 16, ferner umfassend: – wenigstens eine Schnittstelle (1030), welche dazu vorgesehen ist, die Vorrichtung (100) mit einer externen Datenquelle, welche kartographische Daten umfasst, kommunikativ zu verbinden.
Navigationsgerät umfassend die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17.