DE102014100569A1 - Navigation method and navigation system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Navigationsverfahren und ein Navigationssystem zum Ermitteln einer Wegempfehlung für ein mobiles Endgerät (2) zwischen einem Ausgangsort und einem Zielort in einem Straßennetz, das in einem Zentralrechnersystem (14) gespeichert ist, mit den Schritten: – Erfassen (17) des Ausgangsortes und Eingeben des Zielortes in dem mobilen Endgerät (2), – Übermitteln des Ausgangsortes und des Zielortes von dem mobilen Endgerät an das Zentralrechnersystem (14), – Erstellen einer Gruppe von Wegvorschlägen (4, 5) in dem Straßennetz zwischen dem Ausgangsort und dem Zielort, die wenigstens einen Wegvorschlag umfasst, wobei jeder Wegvorschlag wenigstens ein Wegsegment (1) aufweist, – Zuordnen eines Kostenwertes zu jedem Wegsegment, – Ermitteln der Wegempfehlung aus der Gruppe von Wegvorschlägen in Abhängigkeit von den Kostenwerten der Wegsegmente der Wegvorschläge und – Übermitteln der Wegempfehlung von dem Zentralrechnersystem (14) an das mobile Endgerät (2), Um den Verkehr in einem vorgegebenen Straßen- und Wegenetz möglichst gleichmäßig zu verteilen, werden das Navigationsverfahren und System derart weiterentwickelt, dass – der Kostenwert jedes Wegsegments eine Funktion von der Anzahl von mobilen Endgeräten (2a, 2b, 2c) auf dem Wegsegment (1) ist, – die Wegempfehlung wenigstens ein Wegsegment und eine Wegsegmentzeitangabe umfasst und – für jedes Wegsegment der Wegempfehlung die Anzahl der mobilen Endgeräte in Abhängigkeit von der Wegsegmentzeitangabe um Eins erhöht wird.The invention relates to a navigation method and a navigation system for determining a route recommendation for a mobile terminal (2) between a starting point and a destination in a road network, which is stored in a central computer system (14), comprising the steps of: - detecting (17) the starting point and entering the destination in the mobile terminal (2), - transmitting the origin and the destination of the mobile terminal to the central computer system (14), - Creating a group of Wegvorschlägen (4, 5) in the road network between the starting place and the destination comprising at least one route proposal, each route proposal having at least one route segment (1), assigning a cost value to each route segment, determining the route recommendation from the group of route suggestions depending on the cost values of the route segments of the route suggestions, and transmitting the route recommendation of the central computer system (14) to the mobile terminal t (2) In order to distribute the traffic as evenly as possible in a given road and road network, the navigation method and system are further developed such that the cost value of each route segment has a function of the number of mobile terminals (2a, 2b, 2c) the path segment (1), - the path recommendation comprises at least one path segment and a path segment time specification and - the number of mobile terminals is increased by one for each path segment of the path recommendation as a function of the path segment time specification.
Description
Die Erfindung betrifft die Routenplanung für ein Kraftfahrzeug in einem Straßennetz und insbesondere ein Navigationsverfahren und ein Navigationssystem zum Ermitteln einer Wegempfehlung für ein mobiles Endgerät zwischen einem Ausgangsort und einem Zielort in einem Straßennetz nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. 11.The invention relates to the route planning for a motor vehicle in a road network and in particular to a navigation method and a navigation system for determining a route recommendation for a mobile terminal between a starting point and a destination in a road network according to the preamble of
Zur Routenplanung werden heute in der Regel Navigationssysteme verwendet, die in Autos, Computern, Mobile und Smart-Devices und weiteren tragbaren Geräten eingebaut sind. Diese unterstützen die Benutzer, indem sie Routen von einem eingegebenen Startpunkt zu einem eingegebenen Zielpunkt berechnen. Darüber hinaus bieten sie dem Benutzer detaillierte Straßeninformationen.Routing systems today typically use navigation systems built into cars, computers, mobile and smart devices, and other portable devices. These assist the users by calculating routes from an input starting point to an input destination point. In addition, they provide the user with detailed road information.
Die Routen werden in der Regel abschnittsweise berechnet und gegebenenfalls in Abhängigkeit von aktuellen Verkehrsverhältnissen angepasst.The routes are usually calculated section by section and, if necessary, adjusted depending on current traffic conditions.
Die Navigationssysteme greifen auf Straßenkarten zurück, die von externen Anbietern unter den Handelsnamen OpenStreetMap, HERE, TomTom, etc. zur Verfügung gestellt werden. Diese Straßenkarten werden jeweils in einem proprietären Datenformat oder in einem freien Datenformat geliefert. Für die Routenberechnung werden zumeist Informationen über tatsächliche Straßenverläufe verworfen. Es bleibt ein gerichteter Graph mit Knoten und Kanten (gerichtetes Punkt-Wege-Netz), der das Straßennetz aus Wegen und Kreuzungen darstellt. Darüber hinaus können den einzelnen Wegen Attribute zugeordnet werden, die z. B. die Straßenverhältnisse angeben, wie Geschwindigkeitsbegrenzung, Steigung, Ausbaustufe der Strecke als zwei- oder mehrspurig etc.The navigation systems rely on road maps provided by external providers under the trade names OpenStreetMap, HERE, TomTom, etc. These road maps are each supplied in a proprietary data format or in a free data format. For route calculation, information about actual road courses is usually discarded. It remains a directed graph with nodes and edges (directional point-way network) representing the road network of paths and intersections. In addition, the individual ways attributes can be assigned, the z. B. specify the road conditions, such as speed limit, slope, level of the route as two or more lanes, etc.
Herkömmliche Navigationssysteme berechnen eine Reiseroute von einer Startposition zu einem Zielort lokal, das heißt auf dem Endgerät, anhand der vorhandenen Kartendaten. Es gibt Geräte die während des Betriebs, in regelmäßigen Zyklen, aktuelle Positions-, Geschwindigkeits- und Richtungsdaten an eine Zentrale schicken. Anhand solcher Informationen lassen sich Durchschnittsgeschwindigkeiten für einzelne Straßenabschnitte berechnen. Diese Durchschnittsgeschwindigkeiten werden dann in größeren Zeitabständen den Geräten als Kartenupdate zur Verfügung gestellt.Conventional navigation systems calculate a travel route from a start position to a destination locally, that is on the terminal, based on the existing map data. There are devices that send during operation, in regular cycles, current position, speed and direction data to a central office. Based on such information average speeds for individual road sections can be calculated. These average speeds are then made available to the devices as card updates at longer intervals.
Um ein Fahrzeug von einer Startposition zu einer Zielposition zu führen, übermittelt bei einem Cloud-basierten Navigationsverfahren das mobile Endgerät Start- und Zielposition an ein entferntes Computersystem und erhält im Gegenzug die berechnete optimale Route für das Fahrzeug. Im Einzelnen werden dabei die Startposition, die Zielposition (Destination) und ggfs. die aktuelle Geschwindigkeit mit Richtungsvektor (floating car data, FCD, bzw. Probe) des Fahrzeugs übermittelt. Das Computersystem berechnet eine Route und übermittelt diese wieder an das mobile Endgerät. Die eingegangen aktuellen Positionsdaten des Fahrzeugs werden für spätere Analysen gespeichert.In order to guide a vehicle from a start position to a destination position, in a cloud-based navigation method, the mobile terminal transmits start and destination positions to a remote computer system and in turn receives the calculated optimal route for the vehicle. Specifically, the starting position, the destination position and possibly the current speed with the direction vector (floating car data, FCD, or sample) of the vehicle are transmitted. The computer system calculates a route and transmits it back to the mobile device. The received current position data of the vehicle are stored for later analysis.
Darüber hinaus werden aus den eingegangenen aktuellen Positionsdaten Durchschnittsgeschwindigkeiten für Straßensegmente ermittelt und als Berechnungsgrundlage für Reisezeiten verwendet. Zudem kann ein Navigationssystem erkennen, ob ein Benutzer die empfohlene Route verlässt. Tritt dieser Fall ein, kann eine neue Route ermittelt werden.In addition, average speeds for road segments are determined from the current position data received and used as a basis for calculating travel times. In addition, a navigation system can detect if a user is leaving the recommended route. If this case occurs, a new route can be determined.
Es gibt Navigationssysteme und Navigationsverfahren, die nicht selber die Berechnungen durchführen. Solche Offboard-Fahrzeugnavigationsgeräte, die z. B. auf „Google Maps” (Handelsname) zurückgreifen, verfügen über keine eigene vollständige Kartendatei. Derartige Offboard-Fahrzeugnavigationsgeräte ermöglichen nach Eingabe eines Zielortes durch den Benutzer eine automatische Routenberechnung vom aktuellen Fahrzeugstandort zum eingegebenen Zielort und leiten den Fahrzeugführer durch Ausgabe akustischer und optischer Fahrtanweisungen vom jeweiligen momentanen Fahrzeugstandort entlang der berechneten Fahrtroute zum Zielort. Durch Übermittlung von Routenanfragedaten an zumindest eine Zentrale bei einem vorgegebenen verkehrsflussinduzierten Ereignis wird die Berechnung von aktualisierten Routendaten in einer Zentrale angefordert. Dadurch erhalten Offboard-Fahrzeugnavigationsgeräte aktualisierte und umfangreiche Routen- und Verkehrsflussdaten, wobei die Berechnung der aktualisierten Routendaten in der Zentrale auf der Grundlage von dort zur Verfügung stehenden aktuellen und praktisch vollständigen Verkehrsflussdaten und digitalen Straßenkarten erfolgt.There are navigation systems and navigation methods that do not do the calculations themselves. Such off-board vehicle navigation devices, the z. For example, using "Google Maps" (trade name) does not have its own complete map file. Such off-board vehicle navigation devices, upon entering a destination by the user, enable automatic route calculation from the current vehicle location to the entered destination and guide the vehicle operator to the destination by outputting audible and visual directions from the current vehicle location along the calculated route. By transmitting route request data to at least one control center for a given traffic-flow-induced event, the calculation of updated route data in a control center is requested. As a result, offboard vehicle navigation devices receive updated and extensive route and traffic flow data, the calculation of the updated route data in the center taking place on the basis of current and virtually complete traffic flow data and digital road maps available there.
Im Stand der Technik sind u. a. die folgenden Navigationssysteme bekannt.In the prior art u. a. the following navigation systems known.
In
Aus
Aus
Die Navigationsgeräte nach dem Stand der Technik berechnen jedoch nur dann eine neue Route, wenn auf der ursprünglich berechneten Strecke zum Zielort eine Verkehrsverdichtung oder Verkehrsstörung gemeldet wird. Derartige Meldungen werden üblicherweise als Verkehrsinformation zum Beispiel über den Verkehrsnachrichtenkanal „Traffic Message Channel”, TMC, übertragen. Befindet sich das Fahrzeug zum Zeitpunkt der Übermittlung dieser neuen Verkehrsstörung bzw. des vermehrten Verkehrsaufkommens bereits in unmittelbarer Nähe oder auf einer Strecke, auf der eine Umfahrung der Verkehrsstörung oder des vermehrten Verkehrsaufkommens auf Grund der Straßenführung oder der örtlichen Begebenheiten nicht mehr möglich ist, so muss der Fahrzeugführer die Verkehrsstörung vollständig oder zumindest teilweise durchfahren. Dies führt zumeist zu erheblichem Zeitverlust in Kombination mit erhöhtem Energieverbrauch im Stop-and-Go-Verkehr.However, the navigation devices of the prior art only calculate a new route if a traffic congestion or traffic disruption is reported on the route originally calculated to the destination. Such messages are usually transmitted as traffic information, for example via the traffic message channel "Traffic Message Channel", TMC. If, at the time of transmission of this new traffic incident or traffic increase, the vehicle is already in the immediate vicinity or on a route where it is no longer possible to bypass the traffic congestion or increased traffic due to the road or local circumstances, the driver completely or partially pass through the traffic incident. This usually leads to considerable loss of time in combination with increased energy consumption in stop-and-go traffic.
Ist eine Umfahrung des Verkehrshindernisses noch möglich, so werden meist alle Fahrzeuge mit dem gleichen Routenabschnitt von ihrem Fahrzeugnavigationssystem auf die gleichen (kleinen) Ausweichroutenabschnitte geleitet, was wiederum zu Verkehrsstörungen auf den Ausweichroutenabschnitten führt und damit ebenfalls erheblichem Zeitverlust und vermehrtem CO2-Ausstoß.If it is still possible to bypass the traffic obstruction, then usually all vehicles with the same route section are guided by their vehicle navigation system to the same (small) alternative route sections, which in turn leads to traffic disruptions on the alternative route sections and thus also considerable loss of time and increased CO2 emissions.
Es wird daher angestrebt, den Verkehr in einem vorgegebenen Straßen- und Wegenetz möglichst gleichmäßig zu verteilen, so dass Verkehrsverdichtungen verhindert werden und bei Umfahrungen die Ausweichstrecken ideal ausgelastet werden.It is therefore desirable to distribute the traffic in a given road and road network as evenly as possible, so that traffic congestion can be prevented and bypassing the alternative routes are ideally utilized.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch das Navigationsverfahren zum Ermitteln einer Wegempfehlung nach Anspruch 1 und das Navigationssystem nach Anspruch 11 erreicht. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.This object is achieved according to the invention by the navigation method for determining a route recommendation according to
Der Erfindung liegt die folgende Überlegung zugrunde. Verkehrsverdichtungen bzw. Staus sind das Ergebnis der Überlastung einer Verkehrsverbindung. Werden Fahrzeuge rechtzeitig vor der Verkehrsverdichtung informiert, so können sie den Stau auf einer Ausweichstrecke umfahren. Wenn jedoch eine große Anzahl von Verkehrsteilnehmern auf dieselbe Ausweichstrecke ausweicht, wird auch diese überlastet, und es entsteht eine weitere Verkehrsverdichtung.The invention is based on the following consideration. Traffic congestion or traffic jams are the result of overloading a traffic connection. If vehicles are informed well in advance of traffic congestion, they can avoid the traffic jam on an evasion route. However, if a large number of road users deviate to the same escape route, this is also overloaded, and there is a further traffic congestion.
Um dies zu vermeiden, schlägt die Erfindung einen Algorithmus vor, der in Echtzeit auf die momentane und zukünftige Auslastung einer Ausweichstrecke reagiert. Dazu wird eine Gruppe von Wegvorschlägen in dem Straßennetz zwischen dem Ausgangsort und dem Zielort des mobilen Endgerätes erstellt. Jeder Streckenabschnitt bzw. jedes Wegsegment wird mit einem Kostenfaktor verknüpft. Der Kostenfaktor eines Wegsegments wird ausgedrückt in Weglängeneinheiten, Zeiteinheiten oder anderen Streckenparametern wie Verkehrsdichte. In Abhängigkeit von den Kostenwerten der Wegsegmente wird dann eine Wegempfehlung aus den Wegvorschlägen ermittelt. Erkennt der Algorithmus für ein spezielles Fahrzeug jedoch, dass es einen bestimmten Streckenabschnitt zu einem Zeitpunkt erreicht, zu dem der Streckenabschnitt bereits überlastet ist, auch wenn dieser zum Zeitpunkt der Berechnung der Ausweichstrecke noch frei ist, so wird dieser erste Vorschlag von der Ausweichstreckenberechnung verworfen und ein weiterer Vorschlag geprüft. Erst wenn eine Route mit minimaler Reisedauer bei minimaler Weglänge gefunden wurde, wird diese Route als Wegempfehlung ausgegeben. Als weiteres Kriterium kann die Einhaltung einer Mindestreisegeschwindigkeit herangezogen werden. Zugleich mit der Ausgabe der Wegempfehlung wird die empfohlene Strecke mit dem Endgerät belegt, d. h. die Strecke wird für das Endgerät reserviert. Auf diese Art ist eine Prognose über die Auslastung der empfohlenen Wegstrecke möglich, die wiederum der Wegempfehlung für andere Teilnehmer zugutekommt.To avoid this, the invention proposes an algorithm that reacts in real time to the current and future utilization of an evasion route. For this purpose, a group of route suggestions in the road network between the starting location and the destination of the mobile terminal is created. Each route segment or segment is linked to a cost factor. The cost factor of a route segment is expressed in path length units, time units or other route parameters such as traffic density. Depending on the cost values of the route segments, a route recommendation is then determined from the route suggestions. However, if the algorithm for a specific vehicle recognizes that it reaches a certain link at a time when the link is already overloaded, even if it is still free at the time of calculating the slip, that first proposal is discarded by the divergence calculation and another proposal was examined. Only when a route with minimum travel time has been found with a minimum path length, this route is output as route recommendation. As a further criterion, compliance with a minimum travel speed can be used. At the same time as the route recommendation is issued, the recommended route is occupied by the terminal, i. H. the route is reserved for the terminal. In this way, a forecast on the utilization of the recommended distance is possible, which in turn benefits the Wegempfehlung for other participants.
Auf diese Art ist es möglich, die Bildung eines Verkehrsstaus „proaktiv” zu vermeiden, d. h. zukünftige Ereignisse bei der Ausweichstreckenberechnung mit zu berücksichtigen und die Fahrzeuge so in dem Straßennetz zu verteilen, dass eine Verkehrsverdichtung bis hin zum Stau gar nicht erst entsteht. Je größer die Anzahl der Fahrzeuge ist, die in dem Algorithmus für die Berechnung der Ausweichstrecken registriert sind, desto besser ist die Datenbasis und desto genauer lässt sich die Wegempfehlung ermitteln.In this way it is possible to avoid the formation of a traffic congestion "proactively", d. H. to consider future events in the evasion distance calculation and to distribute the vehicles in the road network in such a way that traffic congestion up to congestion does not arise at all. The larger the number of vehicles registered in the algorithm for the calculation of the alternative routes, the better the database and the more accurately the route recommendation can be determined.
Das gattungsgemäße Navigationsverfahren zum Ermitteln einer Wegempfehlung für ein mobiles Endgerät zwischen einem Ausgangsort und einem Zielort in einem Straßennetz, das in einem Zentralrechnersystem gespeichert ist, weist die Schritte auf:
- – Erfassen des Ausgangsortes und Eingabe des Zielortes in dem mobilen Endgerät,
- – Übermitteln des Ausgangsortes und des Zielortes von dem mobilen Endgerät an das Zentralrechnersystem,
- – Erstellen einer Gruppe von Wegvorschlägen in dem Straßennetz zwischen dem Ausgangsort und dem Zielort, die wenigstens einen Wegvorschlag umfasst, wobei jeder Wegvorschlag wenigstens ein Wegsegment aufweist,
- – Zuordnen eines Kostenwertes zu jedem Wegsegment,
- – Ermitteln der Wegempfehlung aus der Gruppe von Wegvorschlägen in Abhängigkeit von den Kostenwerten der Wegsegmente der Wegvorschläge und
- – Übermitteln der Wegempfehlung von dem Zentralrechnersystem an das mobile Endgerät.
- Detecting the starting point and entering the destination in the mobile terminal,
- Transmitting the starting point and the destination from the mobile terminal to the central computer system,
- A group of route suggestions in the road network between the starting point and the destination, comprising at least one route proposal, each route proposal having at least one route segment,
- Assigning a cost value to each path segment,
- Determining the route recommendation from the group of route suggestions depending on the cost values of the route segments of the route suggestions and
- - Transfer the route recommendation from the central computer system to the mobile device.
Erfindungsgemäß wird das gattungsgemäße Navigationsverfahren dadurch weiterentwickelt, dass
- - der Kostenwert jedes Wegsegments eine Funktion von der Anzahl von mobilen Endgeräten auf dem Wegsegment ist,
- – die Wegempfehlung wenigstens ein Wegsegment und eine Wegsegmentzeitangabe umfasst und
- – für jedes Wegsegment der Wegempfehlung die Anzahl der mobilen Endgeräte in Abhängigkeit von der Wegsegmentzeitangabe um Eins erhöht wird.
- the cost value of each path segment is a function of the number of mobile terminals on the path segment,
- The route recommendation comprises at least one path segment and a path segment time specification and
- - For each path segment of the path recommendation, the number of mobile terminals in dependence on the path segment time is increased by one.
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Navigationsverfahren weisen als weiteres Merkmal oder – soweit dies technisch möglich und sinnvoll ist – als Kombination weiterer Merkmale auf, dass:
- – die Wegsegmentzeitangabe eine Ankunftszeit des mobilen Endgerätes in dem Wegsegment angibt;
- – die Wegsegmentzeitangabe eine Aufenthaltsdauer des mobilen Endgerätes in dem Wegsegment angibt;
- – in regelmäßigen Zeitintervallen ein Standort des mobilen Endgerätes erfasst wird;
- – das Ermitteln der Wegempfehlung wiederholt wird, wenn die Differenz zwischen dem Standort des mobilen Endgeräts und der Wegempfehlung einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet;
- – in vorgegebenen Zeitabständen eine Geschwindigkeit des mobilen Endgerätes erfasst wird;
- – die Wegempfehlung wenigstens ein Wegsegment, eine Wegsegmentzeitangabe und eine Wegsegmentgeschwindigkeit umfasst und das Ermitteln der Wegempfehlung wiederholt wird, wenn die Differenz zwischen der Geschwindigkeit des mobilen Endgerätes und der Wegsegmentgeschwindigkeit einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet;
- – in vorgegebenen Zeitabständen in dem Straßennetz die Anzahl der mobilen Endgeräte mit einem Straßennetzauslastungssensor erfasst wird und bei jedem Wegsegment aktualisiert wird;
- – das Ermitteln der Wegempfehlung wiederholt wird, wenn bei einem Wegsegment die Differenz zwischen der Anzahl der mobilen Endgeräte vor der Aktualisierung und der Anzahl der mobilen Endgeräte nach der Aktualisierung einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet;
- – die Wegvorschläge durch eine Reisezeit parametrisiert sind und die Gruppe von Wegvorschlägen einem vorgegebenen Reisezeitbereich entspricht.
- The way segment time indication indicates an arrival time of the mobile terminal in the path segment;
- The way segment time indication indicates a duration of stay of the mobile terminal in the path segment;
- - A location of the mobile terminal is detected at regular time intervals;
- The determination of the route recommendation is repeated when the difference between the location of the mobile terminal and the route recommendation exceeds a predetermined threshold;
- - A speed of the mobile terminal is detected at predetermined intervals;
- The route recommendation comprises at least one path segment, a path segment time indication and a path segment speed, and the determination of the path recommendation is repeated when the difference between the speed of the mobile terminal and the path segment speed exceeds a predetermined threshold value;
- - the number of mobile terminals is detected at a predetermined time intervals in the road network with a road network load sensor and updated at each path segment;
- The determination of the route recommendation is repeated if, for a route segment, the difference between the number of mobile terminals before the update and the number of mobile terminals after the update exceeds a predetermined threshold;
- - The route suggestions are parameterized by a travel time and the group of route suggestions corresponds to a given travel time range.
Das gattungsgemäße Navigationssystem zum Ermitteln einer Wegempfehlung für ein mobiles Endgerät zwischen einem Ausgangsort und einem Zielort in einem Straßennetz ist versehen mit:
- - wenigstens einem mobilen Endgerät zum Erfassen und zum Übermitteln des Ausgangsortes und des Zielortes,
- – einem Zentralrechnersystem zum:
- – Empfangen des Ausgangsortes und des Zielortes von dem wenigstens einen mobilen Endgerät,
- – Erstellen einer Gruppe von Wegvorschlägen in dem Graph zwischen dem Ausgangsort und dem Zielort, die wenigstens einen Wegvorschlag umfasst, wobei jeder Wegvorschlag wenigstens ein Wegsegment aufweist,
- – Zuordnen eines Kostenwertes zu jedem Wegsegment,
- – Ermitteln der Wegempfehlung aus der Gruppe von Wegvorschlägen in Abhängigkeit von den Kostenwerten der Wegsegmente und Übermitteln der Wegempfehlung von dem Zentralrechnersystem an das mobile Endgerät.
- at least one mobile terminal for detecting and transmitting the starting point and the destination,
- - a central computer system for:
- Receiving the starting location and the destination from the at least one mobile terminal,
- Creating a group of route suggestions in the graph between the starting location and the destination, comprising at least one route proposal, each route proposal having at least one route segment,
- Assigning a cost value to each path segment,
- Determining the route recommendation from the group of route suggestions as a function of the cost values of the route segments and transmitting the route recommendation from the central computer system to the mobile terminal.
Das gattungsgemäße Navigationssystem wird dadurch weiterentwickelt, dass das Zentralrechnersystem
- - den Kostenwert jedes Wegsegments als eine Funktion von der Anzahl von mobilen Endgeräten auf dem Wegsegment ermittelt,
- – als Wegempfehlung wenigstens ein Wegsegment und eine Wegsegmentzeitangabe ausgibt und
- – für jedes Wegsegment der Wegempfehlung die Anzahl der mobilen Endgeräte in Abhängigkeit von der Wegsegmentzeitangabe um Eins erhöht.
- determining the cost value of each path segment as a function of the number of mobile terminals on the path segment,
- - As path recommendation at least one path segment and a Wegsegmentzeitangabe outputs and
- - Increases the number of mobile devices depending on the path segment time by one for each path segment of the path recommendation.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Zentralrechnersystem einen Floating-Car-Daten-(FCD-)Speicher zum Abspeichern des Ausgangsortes und des Zielortes.In a preferred embodiment, the central computer system comprises a floating car data (FCD) memory for storing the starting location and the destination.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Zentralrechnersystem eine Kartenaufbereitungseinrichtung zum Aufbereiten einer Kartenrohfassung. In a further preferred embodiment, the central computer system comprises a card processing device for processing a card stock.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das mobile Endgerät einen Routenspeicher zum Abspeichern der Route in dem mobilen Endgerät.In a further preferred embodiment, the mobile terminal comprises a route memory for storing the route in the mobile terminal.
Insbesondere sind der Ausgangsort und der Zielort als Geo-Koordinate abgespeichert. Die Geo-Koordinate wird dabei insbesondere in dem WGS84-Format abgespeichert. Andere Formate sind dem Fachmann bekannt.In particular, the starting point and the destination are stored as a geo-coordinate. The geo-coordinate is stored in particular in the WGS84 format. Other formats are known in the art.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Navigationssystems ist das Zentralrechnersystem ein verteiltes Rechnersystem (Cloud) mit einem Netzwerk aus Speichern und Computern. Mit den Speichern und Computern werden die externen Daten verarbeitet und kürzeste Wege auf dem Kartenmaterial berechnet.In a further preferred embodiment of the navigation system, the central computer system is a distributed computer system (cloud) with a network of memories and computers. The memories and computers process the external data and calculate the shortest paths on the map material.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Navigationssystems umfasst das mobile Endgerät eine Anzeigeeinrichtung. Diese dient zum Darstellen des Kartenmaterials (Rendering), das von dem Zentralrechner bereitgestellt wird oder unabhängig in dem Endgerät abgespeichert ist.In a further preferred embodiment of the navigation system, the mobile terminal comprises a display device. This serves to display the map material (rendering), which is provided by the central computer or is stored independently in the terminal.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Navigationssystem versehen mit statischen Datenquellen für Kartenmaterial und Sensornetzwerken mit Sensoren zum Erfassen der Anzahl von mobilen Endgeräten auf jedem Wegsegment und einer Geschwindigkeit des jeweiligen mobilen Endgerätes.In a further preferred embodiment, the navigation system is provided with static data sources for map material and sensor networks with sensors for detecting the number of mobile terminals on each path segment and a speed of the respective mobile terminal.
Vorzugsweise ist das Navigationssystem mit einer Schnittstelle zu einem Verkehrsnachrichtenkanal TMC versehen.Preferably, the navigation system is provided with an interface to a traffic message channel TMC.
Das Navigationsverfahren kann als Computerprogramm auf einem Computer implementiert werden.The navigation method can be implemented as a computer program on a computer.
Das Computerprogramm kann auf einem Computerprogrammprodukt mit einem computerlesbaren Datenträger zum Abspeichern eines Computerprogramms zum Durchführen des Navigationsverfahrens auf einem Computer abgespeichert werden.The computer program can be stored on a computer program product with a computer-readable data carrier for storing a computer program for carrying out the navigation method on a computer.
Die Erfindung weist u. a. die folgenden Vorteile auf: Während die Systeme nach dem Stand der Technik keine Information bieten und keine Kontrolle darüber zulassen, wie viele Fahrzeuge sich tatsächlich auf einem Ausweichroutenabschnitt befinden, bietet die Erfindung die Möglichkeit, selbst bei einer anfänglich noch unzureichenden Optimierung, diese nachhaltig zu verbessern und den Verkehr proaktiv zu kontrollieren. Das zentrale System kennt die Positionen und Ziele der Teilnehmer und kann daher für jeden Teilnehmer individuelle Entscheidungen treffen. Hierfür wird keine Heuristik oder Zufallsverteilung benötigt. Beim Abrufen einer Route werden Kapazitäten für ein Fahrzeug auf Straßenabschnitten reserviert als Zeitfenster oder sog. Car-Slots. Die geplanten Kapazitäten auf den Straßen werden in die Routenberechnung mit einbezogen und führen von Anfrage zu Anfrage zu unterschiedlichen Ergebnissen, die stark von dem augenblicklichen Verkehrsaufkommen auf den einzelnen Wegsegmenten und damit vom Zeitpunkt der Anfrage abhängen. Es entstehen einmalige, individuelle Routen für jeden Teilnehmer. Zu jedem Zeitpunkt ist bekannt, wie viele Nutzer auf welcher Strecke geplant sind und wie viele der vorgeschlagenen Ausweichroute folgen. Die Verteilung ist gemessen an den theoretischen Straßenkapazitäten, Reisezeit und Nutzerakzeptanz immer optimal. Da die Verkehrsflussplanung auf einem zentralen System vorliegt, kann sie auch zentral gepflegt werden. Zum Beispiel können in der kommunalen Verkehrsplanung zeitgenau Straßenbereiche „gesperrt” werden, d. h. als überlastet eingestuft werden, oder es wird nur ein eingeschränkter Verkehrsfluss zu bestimmten Zeiten zugelassen. Entsprechende Flusseffekte können simuliert und veranschaulicht werden, so dass die Auswirkungen von „geplanten” Störungen wie z. B. Baustellen besser auf einander abgestimmt werden können und absehbar sind.The invention has u. a. the following advantages: While the prior art systems provide no information and do not allow control over how many vehicles are actually on an alternate route section, the invention offers the possibility of sustainably improving them, even with initially insufficient optimization and to proactively control traffic. The central system knows the positions and goals of the participants and can therefore make individual decisions for each participant. No heuristic or random distribution is needed for this. When retrieving a route, capacities for a vehicle on road sections are reserved as time windows or so-called car slots. The planned capacities on the roads are included in the route calculation and lead from request to request to different results, which depend strongly on the current traffic volume on the individual route segments and thus on the date of the request. It creates unique, individual routes for each participant. At each point in time it is known how many users are planned on which route and how many follow the proposed alternative route. The distribution is always optimal in terms of the theoretical road capacities, travel time and user acceptance. Since traffic flow planning is based on a central system, it can also be maintained centrally. For example, in local traffic planning, street areas can be "blocked" at an exact time, ie. H. be classified as congested, or only limited traffic flow is allowed at certain times. Corresponding flow effects can be simulated and illustrated, so that the effects of "planned" disorders such. B. construction sites can be better matched to each other and are foreseeable.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen, bei der Bezug genommen wird auf die beigefügte Zeichnung.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments, wherein reference is made to the accompanying drawings.
In
In dem zweiten Wegsegment
In
In
In
In
Es versteht sich für den Fachmann, dass die unterschiedlichen Ausweichrouten
Bei dem erfindungsgemäßen Navigationsverfahren werden den unterschiedlichen Endgeräten
Das erfindungsgemäße Navigationsverfahren beruht damit wesentlich auf der Kenntnis der aktuellen Auslastung eines Wegsegments bzw. seiner verbliebenen Kapazität. Aus diesen Angaben lassen sich Folgerungen über die erwartete Reisegeschwindigkeit und damit Reisedauer ziehen. Der Zusammenhang zwischen der Kapazität eines Wegsegments (maximale Anzahl von Fahrzeugen) und der mittleren erreichbaren Geschwindigkeit ist an sich bekannt. Dabei wird zunächst von den folgenden Informationen zu jedem Straßensegment ausgegangen:
- • Klassifizierung des Wegsegments als Kreisstraße, Landstraße, Autobahn, etc.,
- • Tempolimit
- • Historische Durchschnittsgeschwindigkeit
- • Anzahl Fahrspuren.
- Classification of the route segment as county road, country road, motorway, etc.
- • Speed limit
- • Historical average speed
- • Number of lanes.
Aus diesen Informationen wird letztlich für jedes Wegsegment eine ideale Geschwindigkeit errechnet. Sind keine Geschwindigkeitsmessungen vorhanden, wird eine Durchschnittsgeschwindigkeit aus dem Kartenmaterial verwendet. Ist keine Information im Kartenmaterial, wird die Geschwindigkeitsklassifizierung aus „Highway Capacital Manual” verwendet, diese wird begrenzt nach dem gesetzlich vorgegeben Tempolimit. Die Ausgangskapazität eines Straßenstücks liegt zwischen 160 Fahrzeugen/km bei 0 km/h und 10 Fahrzeugen/km bei 200 km/h und verläuft linear. Die genannten Angaben werden stichprobenartig erhoben. Da im Laufe des Betriebs immer mehr Stichproben gesammelt werden, lässt sich diese Übertragungsfunktion kontinuierlich optimieren. Außerdem werden die aktuell vorliegenden Durchschnittsgeschwindigkeiten aus herkömmlichen Verkehrsinformationen hinzugezogen.From this information, an ideal speed is ultimately calculated for each path segment. If there are no speed measurements, an average speed from the map material is used. If there is no information in the map material, the speed classification from "Highway Capacital Manual" is used, this is limited according to the statutory speed limit. The output capacity of a piece of road is between 160 vehicles / km at 0 km / h and 10 vehicles / km at 200 km / h and is linear. The information given is collected randomly. As more and more samples are collected during operation, this transfer function can be continuously optimized. In addition, the currently available average speeds are consulted from conventional traffic information.
Die individuelle Umleitung von Endgeräten um eine Engstelle
In
Bei dem erfindungsgemäßen System hingegen wird der Verkehr auf unterschiedliche Strecken verteilt; die Infrastruktur wird optimal genutzt. Je nach Auslastung der Ausweichrouten
Das Navigationssystem umfasst die in
Darüber hinaus werden durch Sensoren bzw. ein Netz von Sensoren
Im Folgenden werden anhand von
Nach dem Start des Programms auf dem Endgerät
Auf Seiten des Zentralrechners
In Schritt
Gegenüber dem System nach
In dem Zentralrechner
Sobald eine neue Wegempfehlung ermittelt werden konnte, werden in Schritt
In der obigen Beschreibung des erfindungsgemäßen Navigationsverfahrens wurde von einem Cloud-gestützten Navigationsverfahren bei Fahrzeugen bzw. mobilen Endgeräten ausgegangen. Bei dem Navigationsverfahren werden Routen zur Navigation nicht verteilt auf den Endgeräten bzw. darauf ausgeführten Programmen (Applikationen) berechnet, sondern an zentraler Stelle, nämlich in einem Cloud-basierten System. Bei gleicher Start- und Ziel-Koordinate können unterschiedliche Routen berechnet werden, ohne dass die für jede Route berechnete Reisezeit sich zu sehr ändert. Durch die auf diese Art optimierte Routenberechnung und -verteilung werden hohe Verkehrsdichten (Staus) schon von vornherein verhindert. Die Routenberechnung und -verteilung erfolgt zentral und aktiv („proaktiv”) und wird regelmäßig in vorgegebenen Zeitintervallen wieder angepasst.In the above description of the navigation method according to the invention, a cloud-based navigation method was assumed for vehicles or mobile terminals. In the navigation method, routes for navigation are not distributed distributed on the terminals or programs (applications) executed thereon, but in a central location, namely in a cloud-based system. With the same start and finish coordinates, different routes can be calculated without the travel time calculated for each route changing too much. The optimized route calculation and distribution prevents high traffic densities (congestion) from the outset. The route calculation and distribution takes place centrally and actively ("proactively") and is regularly adjusted again at predetermined time intervals.
Das System verknüpft die Eigenschaften von einem Verkehrsmanagementsystem und einem Fahrzeug-basierten Navigationssystem und ermöglicht einen (schneller) fließenden Straßenverkehr. Um eine Prognose für die Reiseroute eines Endgerätes im Straßennetz zu ermöglichen, umfasst das Navigationsverfahren eine Reservierung von Straßenabschnitten für Fahrzeuge (car-slotting). Die Routenberechnung reserviert entlang der Zeitachse Straßenabschnitte für einzelne Fahrzeuge, d. h. inkrementiert die Anzahl der Fahrzeuge um Eins, und verändert dadurch die theoretische Reisezeit (Kantengewichtungen) bei weiteren Routenanfragen. Zur Berechnung der Routen werden Kostenfunktionen der Kanten für die Bestimmung kürzester Pfade verwendet. Zudem hängen die Anzahl von Fahrzeugen pro Straßenstück und die maximale Geschwindigkeit derselben funktional zusammen.The system combines the features of a traffic management system and a vehicle-based navigation system and enables (faster) flowing traffic. In order to enable a forecast for the route of a terminal in the road network, the navigation method includes a car-slotting reservation. The route calculation reserves road sections for individual vehicles along the time axis, ie, increments the number of vehicles by one, and thereby changes the theoretical travel time (edge weights) for further route requests. To calculate the routes, cost functions of the edges are used for the determination of shortest paths. In addition, the number of vehicles per piece of road and their maximum speed are functionally related.
Das System nutzt sowohl statische Datenquellen, nämlich für das verwendete Kartenmaterial, als auch dynamische, volatile Datenströme über aktuelle Geschwindigkeiten bzw. Fahrzeugzahlen, die von bestehenden Sensornetzwerken übernommen werden. Das zentrale Routing-System umfasst ein Netzwerk aus Speichern und Computern, die die externen Daten verarbeiten und kürzeste Wege auf dem Kartenmaterial berechnen, sowie Endgeräte, die kürzeste Wege zwischen zwei Punkten darstellen. Die Darstellung der Routeninformationen ist losgelöst von der eigentlichen Routenberechnung.The system uses both static data sources, namely the map material used, as well as dynamic, volatile data streams on current speeds or vehicle numbers, which are taken over by existing sensor networks. The central routing system includes a network of memories and computers that process the external data and calculate shortest paths on the map material, as well as terminals that represent shortest paths between two points. The representation of the route information is detached from the actual route calculation.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Streckenabschnitt, WegsegmentTrack section, path segment
- 22
- mobiles Endgerätmobile terminal
- 33
- Engstellebottleneck
- 44
- erste Ausweichroutefirst alternative route
- 55
- zweite Ausweichroutesecond alternative route
- 66
- Verkehrsstrom in StraßenkarteTraffic flow in road map
- 77
- Engstelle in StraßenkarteBottleneck in street map
- 88th
- Ausweichroutenalternate routes
- 99
- geografische Datenerfassunggeographic data collection
- 1010
- Kartenaufbereitungcard processing
- 1111
- Datenerfassung durch SensorenData acquisition by sensors
- 1212
- Geschwindigkeitsermittlungspeed detection
- 1313
- StreckenauslastungsermittlungLink utilization calculation
- 1414
- Zentralrechner in CloudCentral computer in cloud
- 1515
- Ausgabegerät für WegempfehlungOutput device for route recommendation
- 1616
- Nutzerschnittstelle des EndgerätsUser interface of the terminal
- 1717
- Routenanfrage in Nutzerschnittstelle an ZentralrechnerRoute request in user interface to central computer
- 1818
- Routenempfang in Nutzerschnittstelle von ZentralrechnerRoute reception in user interface of central computer
- 1919
- Routenverfolgung in NutzerschnittstelleRoute tracking in user interface
- 2020
- Routenunterbrechung in NutzerschnittstelleRoute interruption in user interface
- 2121
- Anfrageregistrierung in ZentralrechnerRequest registration in central computer
- 2222
- Abspeichern von Anfrage in FCD in ZentralrechnerSaving request in FCD in central computer
- 2323
- Initialisierung von Kostenfunktion in Abh. von Geschwindigkeit u. AuslastungInitialization of cost function in dependence of speed u. workload
- 2424
- Aufbereitung geografischer Daten zu StraßenkartePreparation of geographic data for road map
- 2525
- Extraktion von Graph mit Ecken und Kanten aus StraßenkarteExtraction of graph with rough edges from road map
- 2626
- Ermitteln von Wegempfehlung in Graph in Abh. von RoutenanfrageDetermine route recommendation in graph depending on route request
- 2727
- Übermittlung von Wegempfehlung an NutzerschnittstelleTransmission of route recommendation to user interface
- 2828
- Laufzeitbeschränkung (Timeout)Runtime limitation (timeout)
- 2929
- Zurücksetzen von Routen (Routenreservierung entfernen)Reset routes (remove route reservation)
- 3030
- Anpassung der betroffenen Auslastungswerte (Fahrzeug auf Strecke planen)Adjustment of the affected utilization values (plan vehicle on route)
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 19547574 A1 [0011] DE 19547574 A1 [0011]
- DE 19956108 A1 [0012] DE 19956108 A1 [0012]
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