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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Streckendaten an ein mobiles Endgerät, insbesondere ein Kraftfahrzeug. Die Streckendaten beschreiben ein Gebiet, das vom Endgerät aus gesehen entlang einer aktuellen Bewegungsstrecke vorausliegt. Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug, mittels welchem das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist.
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Bei einer Onboard-Navigation sind sämtliche für die Navigationsfunktion benötigten Daten für das Navigationsgerät auf einem internen oder austauschbaren Speichermedium im Kraftfahrzeug vorinstalliert. Im Gegensatz dazu bezieht eine Online- oder Hybrid-Navigation nur die benötigten Daten bei Bedarf von einer stationären Servervorrichtung und speichert diese Daten lokal im Kraftfahrzeug zwischen. Dabei werden die Navigationsdaten um die aktuelle Position und für einen Korridor entlang der wahrscheinlichsten Fahrstrecke, dem so genannten Fahrzeughorizont, von der Servervorrichtung an das Navigationsgerät übertragen. Bei einer so genannten aktiven Zielführung werden zudem die Daten für den Korridor entlang der geplanten Fahrroute und der Umgebung des Fahrziels heruntergeladen, um Alternativrouten ermitteln zu können.
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Der zum Zwischenspeichern der übertragenen Navigationsdaten nötige Zwischenspeicher oder Cache ist in jedem Navigationssystem physikalisch begrenzt, sodass nur die zwingend erforderlichen Navigationsdaten geladen und zwischengespeichert werden. Weitere, optionale Daten, z. B. von einem breiteren Korridor entlang der Fahrroute, werden beispielsweise für eine Optimierung der Navigationsfunktionen nur zusätzlich heruntergeladen, sofern noch freier Speicherplatz im Zwischenspeicher zur Verfügung steht.
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Der Inhalt eines Cachespeichers oder Zwischenspeichers muss also durch einen Algorithmus derart verwaltet werden, dass alte, nicht mehr benötigte Navigationsdaten, der so genannte alte Korridor verworfen werden, um für neue Navigationsdaten freien Speicherplatz zu schaffen.
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Das grundsätzliche Problem bei einer Online- und Hybridnavigation ist hierbei, dass diese auf das Herunterladen der Navigationsdaten von der Servervorrichtung angewiesen sind. Dafür ist eine Mobilfunkverbindung oder eine andere Kommunikationsverbindung mit entsprechender Qualität erforderlich. Allerdings kann nicht immer die ausreichend notwendige Qualität, also insbesondere eine ausreichende Übertragungsrate oder Übertragungsbandbreite bereitgestellt werden. Es kann sogar sein, dass überhaupt keine Online-Verbindung möglich ist, wenn sich das Kraftfahrzeug in einem so genannten Funkloch befindet. Auch können unerwünschte Kosten bei der Übertragung entstehen, wenn beispielsweise auf das so genannte Roaming zurückgegriffen werden muss.
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Insgesamt kann es dadurch vorkommen, dass von einem Navigationssystem angefragte, erforderliche Navigationsdaten aufgrund mangelnder Onlineverfügbarkeit nicht schnell genug oder gar nicht geladen werden können. In diesen Fällen kann es zu Funktionseinschränkungen oder sogar zum Funktionsausfall im Navigationsgerät kommen.
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Eine Strategie, um diesem Problem zu begegnen, kann darin bestehen, die Navigationsdaten so früh wie möglich von der Servervorrichtung herunterzuladen, um deren Verfügbarkeit abzusichern. Dies hat aber einen unerwünscht hohen Speicherbedarf für den Zwischenspeicher oder Cashspeicher zur Folge, was die Herstellung eines solchen Navigationssystems in einem Kraftfahrzeug unerwünscht teuer werden lässt. Außerdem sind die Navigationsdaten nicht aktuell.
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Aus der
EP 2 120 014 A1 ist ein Verfahren zum prädiktiven Herunterladen von Kartendaten in ein Kraftfahrzeug bekannt. In Abhängigkeit von einer aktuellen Fahrrichtung wird ein zukünftiger oder voraussichtlicher Fahrroutenverlauf des Kraftfahrzeugs ermittelt und entlang des Fahrroutenverlaufs für einzelne, rechteckige Areale, jeweils das benötigte Kartenmaterial heruntergeladen. Hierdurch wird die digitale Straßenkarte im Kraftfahrzeug kachelweise erweitert.
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Aus der
DE 10 2008 018 163 A1 ist eine Fahrerassistenz mit Pufferspeicher beschrieben. Es wird eine Fahrassistenz bereitgestellt, indem eine Navigationseinheit eines Kraftfahrzeugs einen Kartenausschnitt aus einer digitalen Karte auswählt und an ein Fahrerassistenzsystem überträgt. Das Fahrerassistenzsystem berechnet daraufhin den so genannten ADAS-Horizont (ADAS-Advanced Driver Assistance System). Aus der Navigationseinheit wird zum Zeitpunkt der Initialisierung ein Kartenausschnitt übertragen, der genügt, um eine definierte Zeit T zu fahren, selbst wenn die Kommunikation zum Navigationsgerät ausfallen sollte.
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Aus der
DE 10 2009 008 959 A1 ist ein Navigationsgerät beschrieben, bei welchem eine digitale Karte durch ein Dynamikmodul aktualisiert werden kann, indem beispielsweise Staudaten oder Updates betreffend neue Straßenführungen in die im Kraftfahrzeug gespeicherte digitale Karte integriert werden.
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Aus der
DE 10 2011 118 706 A1 ist ein Verfahren zum Übertragen von Daten zwischen einem mobilen Endgerät und einem ortsfesten Datennetzwerk bekannt, wobei das mobile Endgerät dabei nicht darauf angewiesen ist, dass die Basisstationen der Funkschnittstelle ihre Funkschnittstellenparameter anpassen, wenn das mobile Endgerät sie passiert und währenddessen Daten in ein ortsfestes Datennetzwerk übertragen werden sollen. Stattdessen wird eine Geodatenbank bereitgestellt, in welcher für eine Mehrzahl von Orten und für vorbestimmte Zeitpunkte historische Werte zu den Funkschnittstellenparametern gespeichert sind.
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Die
DE 10 2004 055 275 A1 beschreibt eine Datenübertragung zwischen einem Fahrzeug und einer externen Gegenstelle, die als Datenquelle oder Datensenke fungiert. Bei der Planung der Datenübertragung werden Informationen berücksichtigt, die vom Fahrerinformationssystem des Fahrzeugs ermittelt werden, und Informationen über die für die Datenübertragung zur Verfügung stehenden Funknetze.
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Die
US 2008/0132249 A1 beschäftigt sich mit Server basierter Navigation mit einem Mobiltelefon. Ein Speicher eines mobilen Endgeräts ist dabei dazu konfiguriert, Daten zu einer drahtlosen Netzwerkabdeckung und eine geographische Daten zu speichern. Eine Ortsbestimmungsschaltung stellt Standort-Daten für das Endgerät bereit und eine Verarbeitungsschaltung ermittelt eine Übergangszone und lädt über eine Sendeempfänger-Schaltung zusätzliche geographische Daten herunter.
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Ein auf einem Server basierten Navigationsverfahren, bei dem Kartenkacheln in eine mobiles Endgerät geladen werden können, ist aus der
US 2013/0321424 A1 bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem mobilen Endgeräte, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, aktuelle Streckendaten bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche.
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Durch die Erfindung wird bereitgestellt ein Verfahren zum Übertragen von Streckendaten an ein mobiles Endgerät, insbesondere ein Kraftfahrzeug. Ein mobiles Endgerät kann, außer ein Kraftfahrzeug mit Kommunikationseinrichtung, auch z. B. ein Smartphone oder ein Tablet-PC oder eine Smart-Watch sein. Allgemein kann der Begriff „mobiles Endgerät” auf sämtliche ortsveränderliche Systeme angewendet werden, sofern sich deren Bewegungsstrecke vorhersagen oder schätzen lässt und diese auf Streckendaten angewiesen sind oder diese zu deren verbesserten Funktion führen. Die Streckendaten beschreiben ein vorausliegendes Gebiet entlang einer aktuellen Bewegungsstrecke des Endgeräts, also insbesondere einer Fahrstrecke eines Kraftfahrzeugs. Bei den Streckendaten kann es sich um die beschriebenen Navigationsdaten handeln, also Beschreibungsdaten für ein Straßenverkehrsnetz. Zusätzlich oder alternativ dazu können die Streckendaten beispielsweise auch Wetterdaten für das Gebiet enthalten, durch welche ein in dem Gebiet vorherrschendes Wetter beschrieben ist. Unter Streckendaten sind also allgemein ortstypische und/oder ortsabhängige Daten zu verstehen, wobei der Fokus insbesondere auf denen für Navigation und das assistierte Fahren liegt. Insbesondere für Smartphones und deren Applikationen, welche aktuelle, ortsbezogene Daten benötigen, können auch andere Daten als Streckendaten vorgesehen sein.
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Das Verfahren sieht vor, einen Streckenabschnitt zu ermitteln, der zwischen einer aktuellen Position des Endgeräts und dem Gebiet liegt, sich also zwischen der aktuellen Position und dem Gebiet erstreckt. Entlang des Streckenabschnitts wird eine Übertragungsbandbreite ermittelt, die für die Übertragung der Streckendaten über eine Kommunikationsverbindung voraussichtlich verfügbar sein wird. Die Übertragungsbandbreite kann als Ortsfunktion und/oder Zeitfunktion bereitgestellt sein. Die Kommunikationsverbindung ist dabei insbesondere eine Funkverbindung. Es sind aber auch andere Übertragungsverfahren oder kabellose Datenverbindungen denkbar, z. B. auf der Grundlage von Licht, die zwischen festen und einem mobilen Endgerät verwendet werden können und örtlich und/oder zeitlichen Einschränkungen unterworfen sind.
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Des Weiteren wird ein entlang des Streckenabschnitts voraussichtlich erreichtes Geschwindigkeitsprofil einer Bewegungsgeschwindigkeit des Endgeräts ermittelt. Mit anderen Worten wird ermittelt, mit welcher Bewegungsgeschwindigkeit sich das Endgerät entlang des Streckenabschnitts voraussichtlich bewegen wird. Es kann hierbei beispielsweise für einzelne Teilbereiche, beispielsweise mit einer Länge von 100 m oder 1 km, jeweils eine Durchschnittsgeschwindigkeit zugrunde gelegt werden. Es können beispielsweise auch Staumeldungen beim Ermitteln des Geschwindigkeitsprofils berücksichtigt werden.
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Es wird dann ein Startzeitpunkt ermittelt, bei welchem die Übertragung der Streckendaten an das Endgerät begonnen werden muss, damit die Streckendaten bei Erreichen des Gebiets, insbesondere genau bei Erreichen des Gebiets, vollständig übertragen sind, falls das Endgerät sich den Streckenabschnitt gemäß dem Geschwindigkeitsprofil entlang bewegt und die Streckendaten gemäß der ermittelten Übertragungsbandbreite übertragen werden. Es wird dann ein Auslöseort ermittelt, welcher gemäß dem Geschwindigkeitsprofil auf dem Streckenabschnitt mit dem Startzeitpunkt korrespondiert. Erst bei Erreichen des Auslöseorts werden dann die Streckendaten über die Kommunikationsverbindung bei einer stationären Servervorrichtung angefordert.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass die Streckendaten so früh wie nötig und so spät wie möglich übertragen werden. Es ist somit möglich, in dem Endgerät die Streckendaten so aktuell wie möglich bereitzustellen. Dabei werden Streckendaten gebietsweise und zum richtigen Zeitpunkt, insbesondere rechtzeitig, vorgehalten.
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Die genannt stationäre Servervorrichtung kann beispielsweise ein Computer oder eine Anordnung aus mehreren Computern sein, die an das Internet angeschlossen sein kann und über das Internet und beispielsweise einen WLAN-Router (WLAN Wireless Local Area Network) oder ein Mobilfunknetz, beispielsweise UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) oder LTE (Long Term Evolution) mit dem Endgerät kommunizieren kann.
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Die aktuelle Fahrstrecke kann beispielsweise durch ein Navigationsgerät bereitgestellt werden, in welchem eine geplante Bewegungsroute ermittelt worden ist oder gespeichert ist. Die Bewegungsstrecke kann auch beispielsweise auf der Grundlage eines beobachteten Bewegungsverhaltens eines Benutzers des Endgeräts ermittelt werden, wenn beispielsweise der Benutzer allmorgendlich denselben Weg zu einem Arbeitsplatz zurücklegt. Dann kann zu Beginn einer Bewegung anhand der Uhrzeit und des Bewegungsverhaltens des Benutzers ermittelt werden, ob sich das Endgerät wieder auf der für diese Uhrzeit typischen Bewegungsstrecke befindet.
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Die Erfindung weist Weiterbildungen auf, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
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In einer Weiterbildung wird zum Ermitteln der Übertragungsbandbreite eine digitale Karte über die Kommunikationsverbindung aus der Servervorrichtung empfangen. Die digitale Karte gibt ortsabhängige Messwerte zu zumindest einem Kommunikationsstreckenparameter der Kommunikationsstrecke an, welcher die Übertragungsbandbreite beeinflusst. Beispielsweise kann der Kommunikationsstreckenparameter direkt die gemessene Übertragungsbandbreite darstellen. Ein Kommunikationsstreckenparameter kann auch Übertragungstechnologie angeben, ob also beispielsweise UMTS, LTE oder GSM (Global System for Mobile Communications) verfügbar ist.
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Es können auch weitere Quellen herangezogen werden, z. B. Daten von Mobilfunkbetreibern aus ihrer Mobilfunkflotte. Zusätzlich oder alternativ zu den Messwerten können auch providerspezifische Stellwerte von dem zumindest einen Kommunikationsstreckenparameter zugrunde gelegt sein. Durch die Stellwerte sind aktuelle Einstellungen zumindest eines Kommunikationsstreckenparameter beschrieben, durch welchen die Übertragungsbandbreite der Kommunikationsverbindung bestimmt ist. Beispielsweise kann für eine Funkzelle eine Mobilfunknetzes als Stellwert eine jedem Endgerät zugeteilte maximale Übertragungsbandbreite von dem Mobilfunknetz an die Servervorrichtung gemeldet werden.
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Durch Bereitstellen einer digitalen Karte ergibt sich der Vorteil, dass für ein großes Areal, insbesondere ein Areal zwischen der aktuellen Bewegungsstrecke und dem voraus liegenden Gebiet, mit geringem Speicherbedarf eine Beschreibung für die verfügbare Übertragungsbandbreite bereitgestellt werden kann. Zudem kann die digitale Karte durch die Servervorrichtung zyklisch aktualisiert werden, sodass mit der Übertragung der digitalen Karte aktuelle Messwerte betreffend die Übertragungsbandbreite im Endgerät bereitstehen.
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In einer Weiterbildung wird die Übertragungsbandbreite und/oder das Geschwindigkeitsprofil auf der Grundlage von Messdaten anderer Fahrzeuge oder Endgeräte ermittelt. Es handelt sich hierbei um Fahrzeuge oder Endgeräte, die sich vor dem Endgerät den Streckenabschnitt entlang bewegen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine jeweilige Messeinrichtung anderer Fahrzeuge genutzt werden kann, um die Übertragungsbandbreite und/oder das Geschwindigkeitsprofil zu ermitteln. Die Messdaten können beispielsweise zu der beschriebenen digitalen Karte zusammengefasst sein.
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In einer Weiterbildung ist durch das Geschwindigkeitsprofil zu zumindest einem Ort entlang des Streckenabschnitts eine Varianz der voraussichtlichen Bewegungsgeschwindigkeit angegeben. In Abhängigkeit von der Varianz wird beim Ermitteln des Startzeitpunktes ein Zeitpuffer vorgesehen, durch welches der Startzeitpunkt zeitlich nach vorn verschoben wird. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise ein Sicherheitspuffer bei Unwägbarkeiten betreffend die zu erwartende Bewegungsgeschwindigkeit entlang des Streckenabschnitts.
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In einer Weiterbildung wird beim Ermitteln des Startzeitpunkts eine Übertragungspause eingeplant, falls die voraussichtliche Übertragungsbandbreite in einem Teil des Streckenabschnitts ein vorbestimmtes Qualitätskriterium und/oder ein vorbestimmtes Kostenkriterium verlässt. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise auch ein Funkloch berücksichtigt werden, indem als Qualitätskriterium beispielsweise angegeben wird, dass die Übertragungsbandbreite 0 beträgt. Auch eine stark verrauschte Kommunikationsstrecke oder eine Kommunikationsstrecke mit einer Empfangsstärke kleiner als ein Mindestwert kann berücksichtigt werden. Als Qualitätskriterium kann beispielsweise ein Mindestwert für ein Signal-Zu-Rausch-Verhältnis angegeben werden. In Zusammenhang mit dem Kostenkriterium kann beispielsweise ein Höchstkostenwert für die Übertragung beispielsweise pro Datenmenge oder Zeiteinheit, festgelegt werden. Hierdurch kann beispielsweise ein Areal, in welchem eine Roaming-Gebühr bezahlt werden muss, ausgeschlossen werden.
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In einer Weiterbildung werden die Streckendaten als ein Datenpaket mit einem Versionswert oder einer Versionsinformation empfangen. Nach abschließender Übertragung wird dann ein neues Datenpaket mit den Streckendaten angefordert, wobei das Datenpaket dann mit einem nachfolgenden Versionswert oder einer nachfolgenden Versionsinformation angefordert wird. Dies wird dann durchgeführt, falls sich das Endgerät noch außerhalb des Gebiets befindet. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise ein frühzeitig abgeschlossener Übertragungsvorgang vorteilsbringend dazu genutzt werden, aktuellere Streckendaten zu beschaffen, bevor das Endgerät das Gebiet erreicht. Eine unerwartet große Übertragungsrate kann sich beispielsweise ergeben, wenn die Kommunikationsverbindung eine größere Übertragungsrate oder Datenrate ermöglicht, als dies gemäß der voraussichtlich verfügbaren Übertragungsbandbreite vorhergesagt worden ist.
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In einer Weiterbildung umfassen die Streckendaten inkrementelle Aktualisierungen. Durch die Steuereinrichtung werden diese Streckendaten inkrementell kombiniert. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Datenvolumen der Streckendaten zum Bereitstellen einer vollständigen Beschreibung des Gebiets, geringer ist, als wenn stets die vollständigen Streckendaten übertragen werden müssten.
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In einer Weiterbildung werden die Streckendaten in einer Reihenfolge durch die Steuereinrichtung angefordert und/oder durch die Servervorrichtung übertragen, die mittels eines vorbestimmten Priorisierungskriteriums festgelegt wird. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine zu geringe Übertragungsbandbreite der Kommunikationsverbindung kompensiert werden, wenn das Endgerät also das Gebiet erreicht, ohne dass die Streckendaten vollständig übertragen worden sind. Dann sind zumindest die gemäß dem Prioritätskriterium als wichtig eingestuften Daten mit höherer Wahrscheinlichkeit vollständig im Endgerät bereitgestellt.
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Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine Kommunikationseinrichtung zum Kommunizieren mit einer stationären Servervorrichtung während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs auf. Die Kommunikationseinrichtung kann beispielsweise ein WLAN-Funkmodul und/oder ein Mobilfunkmodul aufweisen. Des Weiteren ist ein Gerät zum Bereitstellen einer Fahrzeugfunktion bereitgestellt. Die Fahrzeugfunktion wird auf der Grundlage von Streckendaten bereitgestellt, welche ein vorausliegendes Gebiet einer aktuellen Fahrstrecke der Fahrt beschreibt. Das Gerät kann beispielsweise ein Navigationsgerät sein, welches als Streckendaten Navigationsdaten zum Bereitstellen einer Navigationsassistenz verwendet. Das Gerät kann auch beispielsweise ein Infotainmentsystem (Informations-/und Unterhaltungssystem) sein, welches beispielsweise aktuelle Wetterdaten oder andere aktuelle Informationen zu dem Gebiet für Fahrzeuginsassen bereitstellt. Das Gerät kann auch beispielsweise ein Fahrassistenzgerät sein, beispielsweise ein Steuergerät eines ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm). Das Verfahren kann in verschiedenen Systemen (im Kraftfahrzeug) angewendet werden. Ein ESP-Steuergerät ist hier nur ein Beispiel.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ist eine Steuereinrichtung bereitgestellt, die dazu ausgelegt ist, zum Übertragen der Streckendaten von der Servervorrichtung mittels der Kommunikationseinrichtung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen und die hiermit übertragenen Streckendaten in dem Gerät bereitzustellen. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs oder eine zentrale Recheneinrichtung des Kraftfahrzeugs sein.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgestaltet.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs;
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2 eine Skizze zu einer Fahrt des Kraftfahrzeugs von 1 entlang einer Fahrstrecke;
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3 eine digitale Karte mit Messwerten zu einer voraussichtlichen Übertragungsbandbreite;
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4 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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5 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Übertragung von Streckendaten für zwei unterschiedliche Übertragungsbandbreiten;
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6 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Übertragung von Streckendaten, bei welcher ein Funkloch berücksichtigt wird;
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7 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Ausführungsform des Verfahrens, bei welchem Versionswerte berücksichtigt werden;
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8 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Ausführungsform des Verfahrens, bei welchem eine schnelle Übertragung genutzt wird, um Streckendaten mit einem aktuelleren Versionswert zu empfangen und
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9 eine schematische Darstellung der Servervorrichtung beim Erstellen einer digitalen Karte auf der Grundlage von Messwerten.
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Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen aber die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1, bei dem es sich beispielsweise um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen handeln kann. Wie in 2 veranschaulicht ist, kann sich das Kraftfahrzeug 1 auf einer Fahrt von einem Startort 2 zu einem Zielort 3 befinden. Für eine Unterstützung des (nicht dargestellten) Fahrers des Kraftfahrzeugs 1 bei der Fahrt kann in dem Kraftfahrzeug 1 ein Gerät 4 bereitgestellt sein, bei dem es sich beispielsweise um ein Navigationsgerät oder ein Steuergerät für ein ESP oder ein Infotainmentsystem handeln. Für die Unterstützung werden aktuelle Streckendaten 5 einer Fahrstrecke 6 von dem Gerät 4 benötigt. Die Fahrstrecke 6 führt von dem Startort 2 zum Zielort 3. Eine Fahrstrecke 6 kann beispielsweise durch ein Navigationsgerät des Kraftfahrzeugs 1 bekannt sein, welches die Fahrstrecke 6 bei einer Routenplanung ermittelt hat. Das Verfahren kann in verschiedenen Systemen (im Kraftfahrzeug) angewendet werden. Ein ESP-Steuergerät ist hier nur ein Beispiel.
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Die Streckendaten 5 können jeweils für einzelne Areale oder Regionen oder Bereiche oder Gebiete 7 entlang der Fahrstrecke 6 die für das Bereitstellen der Gerätefunktion durch das Gerät 4 benötigten Informationen umfassen, also beispielsweise Straßengeometrien oder Reibwertdaten von Fahrbahnoberflächen oder Wetterdaten. Die Streckendaten 5 für die Gebiete 7 müssen in dem Kraftfahrzeug 1 nicht vollständig gespeichert sein, mit anderen Worten wird entlang der Fahrstrecke 6 jeweils nur beispielsweise für das unmittelbar vorausliegende Gebiet 7 die zu diesem Gebiet 7 gehörigen Streckendaten 5 bereitgehalten.
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Hierzu kann das Kraftfahrzeug 1 eine Steuereinrichtung 8 und eine Funkeinrichtung 9 aufweisen. Die Steuereinrichtung 8 kann beispielsweise durch ein Steuergerät und/oder eine zentrale Recheneinrichtung des Kraftfahrzeugs 1 bereitgestellt sein. Die Funkeinrichtung 9 kann beispielsweise ein Mobilfunkmodul, beispielsweise für ein UMTS oder LTE oder GSM, oder durch ein WLAN-Funkmodul bereitgestellt sein. Durch die Steuereinrichtung 8 kann mittels der Funkeinrichtung 9 für ein Gebiet 7 die jeweiligen Streckendaten 5 von einer stationären Servervorrichtung 10 heruntergeladen werden. Hierzu kann mittels der Funkeinrichtung 9 eine Funkverbindung 11 beispielsweise zu einem Mobilfunknetz 12 aufgebaut werden und über das Mobilfunknetz 12 und beispielsweise das Internet 13 eine Anfrage 14 für die Streckendaten 5 des voraus liegenden Gebiets 7 von der Steuereinrichtung 8 an die Servervorrichtung 10 übermittelt werden. Die Servervorrichtung 10 kann beispielsweise durch einen oder mehrere Computer bereitgestellt sein. Die Steuereinrichtung 10 kann beispielsweise über einen Ethernet-Controller an das Internet 13 angeschlossen sein. Die Servervorrichtung 10 kann die Anfrage 14 empfangen und die angefragten Streckendaten 5 über die beschriebene Kommunikationsverbindung mit der Funkverbindung 11 an die Steuereinrichtung 8 aussenden. Die Servervorrichtung 10 sendet dabei die bei Eintreffen der Anfrage 14 aktuellsten Streckendaten 5 aus.
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Damit möglichst aktuelle Streckendaten 5 durch die Steuereinrichtung 8 in dem Gerät 4 bereitgestellt werden, werden die Streckendaten 5 bei der Servervorrichtung 10 so spät wie möglich angefragt.
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Das Übertragen der Streckendaten 5 kann aber eine Herunterladezeit oder Downloadzeit benötigen, die beispielsweise in einem Bereich von einer Minute bis 15 Minuten liegen kann. Daher muss die Steuereinrichtung 8 die Streckendaten 5 rechtzeitig vor Erreichen des jeweiligen Gebiets 7 mit der Anfrage 14 anfragen. Damit die Steuereinrichtung 8 das Anfragen und das Herunterladen planen kann, ist folgendes Verfahren vorgesehen.
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Für die Erläuterung des Verfahrens wird im Folgenden angenommen, dass sich das Kraftfahrzeug 1 an einer aktuellen Position 15 entlang der Fahrstrecke 6 befindet (siehe 2). Das Kraftfahrzeug 1 benötigt für ein entlang der Fahrstrecke 6 voraus liegendes Gebiet 16 der Gebiete 7 die Streckendaten 5. Die Steuereinrichtung 8 ermittelt nun einen speziellen Auslöseort 17. Sobald das Kraftfahrzeug 1 den Auslöseort 17 erreicht, kann die Steuereinrichtung 8 die Anfrage 14 aussenden und mit dem Herunterladen der Streckendaten 5 beginnen. Es ist dann sehr wahrscheinlich, dass das Herunterladen der Streckendaten 5 abgeschlossen ist, sobald das Kraftfahrzeug 1 das Gebiet 16 erreicht.
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Um den geeigneten Auslöseort 17 zu ermitteln, kann in der Steuereinrichtung 1 eine digitale Karte 18 gespeichert sein, die beispielhaft in 3 dargestellt ist. Die Karte 18 kann durch die Steuereinrichtung 8 ebenfalls von der Servervorrichtung 10 heruntergeladen worden sein. In der Karte 18 kann zu Kartebereichen 19 jeweils ein Messwert oder Parameterwert angegeben sein, welcher die verfügbare Übertragungsbandbreite oder maximale Datenrate für die Funkverbindung 11 in dem jeweiligen Kartenbereich 19 angibt. In 3 sind nur einige der Kartenbereiche 19 der Übersichtlichkeit halber mit einem Bezugszeichen versehen. In 3 ist veranschaulicht, dass in den Kartenbereichen 19 beispielhaft nur ein Wert angegeben sein kann, bei dem es sich beispielsweise um den kleinsten Wert für die Datenrate innerhalb des Kartenbereichs 19 handeln kann. Es sind in 3 beispielhaft nur drei unterschiedliche Werte B1, B2, B3 durch unterschiedliche Schraffierungen veranschaulicht.
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Die Steuereinrichtung 8 kann des Weiteren ein Geschwindigkeitsprofil 20 ermitteln, welches für unterschiedliche Stellen entlang der Fahrstrecke 6 eine jeweilige zu erwartende durchschnittliche Fahrgeschwindigkeit angeben kann. Das Geschwindigkeitsprofil 20 kann ebenfalls von der Servervorrichtung 10 auf der Grundlage von Flottendaten, d. h. auf der Grundlage von Messwerten anderer Kraftfahrzeuge ermittelt worden sein.
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In 4 ist veranschaulicht, wie die Steuereinrichtung auf der Grundlage der Werte B1, B2, B3 für die einzelnen Kartenbereiche 19 für einen Fahrstreckenabschnitt 21 zwischen der aktuellen Position 17 und dem Gebiet 16 die voraussichtlich verfügbare Übertragungsbandbreite oder Datenrate D ermittelt. Ausgehend von dem Gebiet 16 kann rückwärts entlang des Fahrstreckenabschnitts 21 mittels der verfügbaren Datenrate D die benötigte Ladezeit oder Übertragungszeit durch Integrieren der verfügbaren Datenrate D über der Zeit t ermittelt werden. Gemäß der in 3 veranschaulichten Rasterung kann es hierbei zu Sprüngen 22 bei der verfügbaren Datenrate D kommen. In 4 ist des Weiteren die maximal verfügbare Datenrate M, wie sie sich bei optimalen Übertragungsbedingungen ergeben kann. Durch die beschriebene Akkumulation der Datenrate D ergibt sich ein Startzeitpunkt 23 für den Beginn der Übertragung der Streckendaten auf dem Fahrstreckenabschnitt 21. Auf der Grundlage des Geschwindigkeitsprofils 20 kann aus dem Startzeitpunkt 23 der Auslöseort 17 auf dem Streckenabschnitt 21 ermittelt werden.
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Bei dem Kraftfahrzeug 1 ist durch das beschriebene Verfahren der Zielkonflikt aufgelöst, dass durch die Cachingstrategie sichergestellt werden muss, dass die erforderlichen Daten rechtzeitig im Gerät verfügbar sind und so aktuell wie möglich sind und dabei auch nicht mehrfach von der Servervorrichtung und somit umsonst heruntergeladen werden müssen. Die hier beschriebene Vorgehensweise löst den Zielkonflikt durch vorausschauendes Herunterladen der Streckendaten unter Berücksichtigung der Online-Verfügbarkeit entlang der Fahrstrecke, d. h. der Übertragungsbandbreite der Funkverbindung 11. So wird für zukünftige Positionen auf Basis der Fahrstrecke die Verfügbarkeit und Qualität der Online-Verbindung berücksichtigt. Die Fahrstrecke ergibt sich z. B. durch die zielgeführte Route, eine aus dem Fahrverhalten prädizierte Route oder den wahrscheinlichsten Pfad durch den so genannten ADAS-Horizont, wie er eingangs beschrieben worden ist.
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In der georeferenzierten Online-Verfügbarkeitskarte 18 ist hinterlegt, welche Art von Funknetz zur Verfügung steht, ob ein Roaminggebiet 24 durchquert werden und/oder welche Verfügbarkeits- und Qualitätsparameter für Ort und unterschiedliche Tageszeiten und/oder Wochentage und/oder Jahreszeiten zur Verfügung stehen. Die Karte kann mit höchster Priorität für ein relevantes Fahrgebiet des Kraftfahrzeugs und für die relevante Fahrzeit von der Servervorrichtung zu dem Kraftfahrzeug 1 übertragen werden oder aktualisiert werden, um durch die Steuereinrichtung 8 permanent eine Aussage über die Verfügbarkeit und Qualität der Funkverbindung 11 bereitzustellen. Die in 4 beschriebene prädiktive Download-Strategie sieht vor, mithilfe der Online-Verfügbarkeitskarte 18 in der Steuereinrichtung vorausschauend zu bestimmen, ob und in welcher Qualität bzw. mit welcher Übertragungsgeschwindigkeit die Streckendaten an einem entlang der Fahrstrecke vorbestimmten Ort und Zeitpunkt heruntergeladen werden können.
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Ausgehend von der gegebenen Fahrstrecke ergibt sich der Ort und der korrespondierende Zeitpunkt zur welchem die Daten heruntergeladen sein müssen, d. h. am Gebietsrand 16 zum Zeitpunkt tFinal und entsprechend am Streckenort SFinal In Abhängigkeit von der zur Verfügung stehenden Datenrate D ergibt sich zudem der Startzeitpunkt tStart bzw. der Auslöseort SStart, wann der Download spätestens gestartet werden muss, damit bis zum Eintreffen am Gebiet 16 der Download abgeschlossen sein wird. Bei höherer Datenrate ergibt sich somit ein möglicher späterer Startzeitpunkt als bei einer geringeren Datenrate, wie dies in 5 beispielhaft für eine maximale Datenrate M und eine geringere Datenrate m als die maximale Datenrate M veranschaulicht ist.
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Um das erfolgreiche Herunterladen vor Erreichen des Gebiets 16 sicherzustellen, kann ein Sicherheitspuffer 25 vorgesehen sein, wie dies in 6 veranschaulicht ist. Der Sicherheitspuffer 26 besteht darin, dass der Startzeitpunkt zusätzlich vorgezogen wird. Der Sicherheitspuffer 25 kann beispielsweise aus dem Wert und der Varianz der gefahrenen Fahrgeschwindigkeit und der prognostizierten Datenrate gebildet werden. Beispielweise können entsprechende Varianzwerte in dem Geschwindigkeitsprofil 20 bereitgestellt sein. Falls für einen Streckenabschnitt kein Empfang möglich ist, also ein Funkloch 26 vorliegt, muss das Herunterladen entsprechend der Durchfahrtzeit durch das Funkloch 26 für diesen Abschnitt vorgezogen werden, d. h. die Unterbrechung der Übertragung der Streckendaten berücksichtigt werden.
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In der prädiktiven Downloadstrategie, wie sie bisher beschrieben wurde, bleibt die Aktualität oder mögliche Änderung der Streckendaten unberücksichtigt. Für Streckendaten mit einem sehr kurzen Aktualisierungszyklus, beispielsweise Gefahrenmeldungen oder Geschwindigkeitsbeschränkungen, ändern sich die Streckendaten während der Fahrt des Kraftfahrzeugs 1 einmal oder mehrmals, es werden während der Fahrt verschiedene Versionen von der Servervorrichtung bereitgestellt.
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In einigen Fällen kann es dabei dazu kommen, dass das Herunterladen der Streckendaten länger dauert als ein Updatezyklus 27 der Streckendaten dauert. Dies ist in 7 für ein Beispiel veranschaulicht, bei welchem durch die Steuereinrichtung 8 die Streckendaten 5 mit einer Version V2 heruntergeladen werden. Bei Erreichen des Gebiets 16 steht bereits die Version V4 der Streckendaten 5 zur Verfügung, diese Version V4 ist aber zum Startzeitpunkt 23 am Auslöseort 17 noch nicht verfügbar gewesen. Hierdurch stehen die aktuellsten Streckendaten aufgrund der begrenzten Übertragungsrate im Gerät 4 nicht zur Verfügung. Um abzusichern, dass möglichst die neuesten Streckendaten im Gerät bereitstehen, soll die zum Zeitpunkt des Downloadstart tSTART jeweils gültige Version in dem Beispiel die Version V2 heruntergeladen werden.
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Die 8 ist ein Beispiel veranschaulicht, in welchem aufgrund günstiger Übertragungsbedingungen während der Übertragung der Streckendaten 5 mit der Version V2 die Datenrate steigt, sodass die Streckendaten vollständig übertragen sind, bevor das Gebiet 16 erreicht worden ist. Falls also nach erfolgreichem Download noch Zeit übrigbleibt, um eine Aktualisierung der Streckendaten mit der dann aktuellen Version vollständig durchzuführen, sollte die dann auf der Servervorrichtung aktuelle Version der Streckendaten heruntergeladen und angewendet werden. In dem Beispiel ist dies die Version V4. Dabei muss die vorherige Version in der Steuereinrichtung solange gehalten oder gespeichert werden, bis die Aktualisierung der Streckendaten in der Steuereinrichtung erfolgreich abgeschlossen worden ist.
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Im Rahmen der beschriebenen prädiktiven Downloadstrategie werden die Streckendaten bevorzugt entsprechend einer Priorität geladen, wobei sich die die Priorität gemäß zumindest einem der folgenden Prioritätskriterien ergeben kann:
- – das relevante Gebiet: z. B. um die Fahrzeugposition, Korridor des Horizonts oder der zielgeführten Route oder dem Zielumkreis herum,
- – den funktionalen Datentyp: z. B. Straßendaten, Straßendetailgeometrie, 3D-Gebäudemodelle (in dieser Reihenfolge),
- – den Updatezyklus: z. B. Echtzeitdaten für die Echtzeitsteuerung des Geräts im Minutentakt, z. B. ein aktueller Ampelzyklus einer Ampel; dynamische Daten, beispielsweise Baustellenmeldungen, im Stundentakt; variable Daten, wie beispielsweise wie Straßenschildpositionen, in Tagesabständen und statische Daten, z. B. Straßengeometrien, beispielsweise in Wochenabständen,
- – das Alter der Daten: z. B. in Abhängigkeit vom Updatezyklus.
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Die genannten Beispiele für Prioritätskriterien geben eine mögliche Reihenfolge der Priorität an, wobei die höchste Priorität in den beschriebenen Listen jeweils als erstes genannt ist.
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Die Aktualisierung der Onlineverfügbarkeitskarte 18 kann ebenfalls zyklisch von der Servervorrichtung vorgenommen werden und in der Steuereinrichtung 8 durch Herunterladen bereitgestellt werden. Auf der Servervorrichtung kann diese Karte 18 permanent für den gesamten relevanten Kartenbereich ständig aktuell gehalten werden. Hierzu können beispielsweise Mobilfunkstatistiken der Netzbetreiber genutzt werden. Mit anderen Worten können Stellwerte 28 aus dem Mobilfunknetz 12 zur Servervorrichtung 10 übertragen werden. Durch die Stellwerte sind aktuelle Einstellungen zumindest eines Kommunikationsstreckenparameters, hier Funkstreckenparameters, beschrieben, durch welchen die Übertragungsbandbreite der Funkverbindung bestimmt ist. Zusätzlich oder alternativ dazu können Empfangsstatistiken von mehreren Fremdfahrzeugen 29 einer Fahrzeugflotte 30 genutzt werden. Mit anderen Worten können Messwerte 31 und die Fahrzeugflotte 30 zur Servervorrichtung 10 übertragen werden. Die Messwerte 31 können beispielsweise die Empfangsqualität oder ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis oder eine von einem jeweiligen Kraftfahrzeug 29 gemessene Übertragungsbandbreite beschreiben. Hierbei kann der jeweilige Aufenthaltsort des Kraftfahrzeugs 29 beispielsweise mittels eines GPS-Sensors ebenfalls ermittelt werden. Somit bestimmt jedes Kraftfahrzeug 29 permanent die Verfügbarkeit und Qualität der Onlineverbindungen mit Orts- und Zeitbezug und sendet diese zyklisch als Messwerte 31 an die Servervorrichtung 10. Auf der Servervorrichtung 10 werden die empfangenen Daten 28 und/oder 31 zur Onlineverfügbarkeitskarte 18 aggregiert und wieder an alle Fahrzeug zur Verfügung gestellt, insbesondere das Kraftfahrzeug 1.
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Durch die Berücksichtigung der Onlineverfügbarkeitskarte kann die Downloadstratgie so angepasst werden, dass das Fehlen von herunterzuladenden Daten aufgrund einer gestörten oder eingeschränkten Onlineverbindung vermieden oder reduziert werden kann. Damit kann die Datenaktualität für Navigation und Fahrerassistenzsysteme (FAS) im Fahrzeug sichergestellt werden und es ergeben sich daraus folgende Vorteile: Eine bessere Verfügbarkeit von Online- und Hybridnavigation (Zielführung) für den Fahrer, eine bessere Verfügbarkeit von Online- und Hybridnavigation mittels prädiktiver Streckendaten/ADAS für Fahrerassistenzsysteme, eine Minimierung von Download-Kosten für den Fahrer oder für den Kraftfahrzeughersteller im Falle einer so genannten eingebetteten Mobilfunkanlage, die auf Kosten des Kraftfahrzeugherstellers im Kraftfahrzeug 1 betrieben wird. Des Weiteren ergibt sich eine Minimierung von Roaming-Kosten für den Fahrer und das Unternehmen. Eine optimale Ausnutzung der vorhandenen Hardware ist gegeben, da sich eine Reduktion des Speicherbedarfs für die Hybridnavigation im Kraftfahrzeug 1 ergibt.
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Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung eine Optimierung von vorausschauendem Download mit Hilfe von Onlineverfügbarkeitskarten bereitgestellt werden kann.
