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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Nicht zutreffend.
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HINTERGRUND
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1. Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft allgemein das Führen von Kraftfahrzeugen und insbesondere das Formulieren von Leitplänen auf Fahrspurebene zum Fahren zwischen Fahrzeugkonfigurationen.
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2. Verwandte Technik
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Ein großer Teil des kognitiven Aufwands beim Führen eines Kraftfahrzeugs geht mit Fahrspurwechseln einher. Ein Fahrer, der mit einer bestimmen Strecke nicht vertraut ist, kann sich zu einer oder mehreren schnellen Fahrspurwechseln entschließen, um eine Abbiegung oder eine Autobahnabfahrt nicht zu verpassen. Schnelle Spurwechsel sind oft sowohl für den Fahrer als auch für Fahrzeuge in der Nähe unsicher. Bei einem Fahrspurwechsel kommen mindestens zwei grundsätzliche Fragen in Betracht: (a) „In welcher Spur sollte ich sein?“ und (b) „Wann sollte ich die Spur wechseln?“. Wegen des mit Fahrspurwechseln verbundenen kognitiven Aufwands schließen manche Fahrzeuge Navigations- und Routenplanungstechnologien ein. Navigations- und Routenplanungstechnologien tragen zu einer Verminderung des vom Fahrer zu leistenden kognitiven Aufwands bei.
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Diese Technologien fallen im Wesentlichen in zwei Kategorien: Offline-Fahrspurvorschlagssysteme und Warnsysteme. Offline-Fahrspurvorschlagssysteme können eine Spur, in die ein Fahrzeug einbiegen soll, empfehlen. Offline-Fahrspurvorschlagssysteme wissen jedoch typischerweise nicht, in welcher Spur sich ein Fahrzeug gerade befindet, und können auch die örtliche Umgebung nicht einkalkulieren (z. B. die tatsächliche Nutzung einer Fahrspur). Außerdem sind die Vorschläge Endbedingungen und liefern keinen praktikablen Plan zum Leiten des Fahrers zur vorgeschlagenen Fahrspur. Warnsysteme können momentane Totwinkelerkennung durchführen, um unsichere Fahrspurübergänge abzuwenden. Warnsysteme verfügen typischerweise aber nicht über Funktionalität für vorausschauende Planung und können zukünftige Fahrspurwechsel nicht vorbereiten.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die speziellen Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen besser verständlich, wobei:
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1 ein Beispielblockdiagramm einer Rechenvorrichtung darstellt.
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2 eine Beispielcomputerarchitektur darstellt, die das Formulieren von Leitplänen auf Fahrspurebene erleichtert.
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3 einen Ablaufplan einer Beispielmethode zum Formulieren eines Leitplans auf Fahrspurebene darstellt.
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4A eine Beispielcomputerarchitektur zum Implementieren eines Leitplans auf Fahrspurebene darstellt.
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4B stellt ein Beispiel für in verschiedenen Spuren einer mehrspurigen Straße fahrende Wagen dar.
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5 einen Ablaufplan einer Beispielmethode zum Implementieren eines Leitplans auf Fahrspurebene darstellt.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Methoden, Systeme und Computerprogrammprodukte zum Formulieren von Leitplänen auf Fahrspurebene.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können einen Spezial- oder Universalcomputer einschließlich Computerhardware, zum Beispiel eines oder mehrerer Prozessoren und Systemspeichers, wie unten genauer erläutert, umfassen oder nutzen. Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung schließen auch physische und andere computerlesbare Medien zum Befördern oder Speichern computerlesbarer Anweisungen und/oder Datenstrukturen ein. Derartige computerlesbare Medien können beliebige verfügbare Medien sein, auf die mit einem Universal- oder Spezialcomputersystem zugegriffen werden kann. Computerlesbare Medien, die computerausführbare Anweisungen speichern, sind Computerspeichermedien(-geräte). Computerlesbare Medien, die computerausführbare Anweisungen befördern, sind Computerübertragungsmedien. So können Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise und nicht in beschränkendem Sinne wenigstens zwei deutlich unterschiedliche Arten von computerlesbaren Medien umfassen: Computerspeichermedien(-geräte) und Computerübertragungsmedien.
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Computerspeichermedien(-geräte) schließen RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM, Festkörperlaufwerke (Solid State Drives, SSDs) (z. B. basierend auf RAM), Flash-Speicher, Phasenwechselspeicher (Phase-change Memory, PCM), andere Speichertypen, andere optische Plattenspeicher-, Magnetplattenspeicher- oder andere Magnetspeichergeräte und ein beliebiges anderes Medium ein, das zum Speichern gewünschter Programmcodemittel in der Form von computerausführbaren Anweisungen oder Datenstrukturen verwendet werden kann und auf das mit einem Universal oder Spezialcomputer zugegriffen werden kann.
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Ein Netzwerk ist definiert als eine oder mehrere Datenverbindungen, die die Beförderung von elektronischen Daten zwischen Computersystemen und/oder Modulen und/oder anderen elektronischen Geräten ermöglichen. Wenn Informationen über ein Netzwerk oder eine andere Kommunikationsverbindung (entweder festverdrahtet, drahtlos oder eine Kombination aus festverdrahtet und drahtlos) zu einem Computer übertragen oder einem solchen bereitgestellt werden, interpretiert der Computer die Verbindung richtig als ein Übertragungsmedium. Übertragungsmedien können ein Netzwerk und/oder Datenverbindungen einschließen, die zum Befördern gewünschter Programmcodemittel in der Form von computerausführbaren Anweisungen oder Datenstrukturen verwendet werden können, und auf die mit einem Universal- oder Spezialcomputer zugegriffen werden kann. Kombinationen aus dem Vorstehenden sollen ebenfalls in den Umfang von computerlesbaren Medien eingeschlossen werden.
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Weiterhin können Programmcodemittel in der Form von computerausführbaren Anweisungen oder Datenstrukturen bei Erreichen verschiedener Computersystemkomponenten automatisch von Übertragungsmedien auf Computerspeichermedien(-geräte) (und umgekehrt) übertragen werden. Zum Beispiel können über ein Netzwerk oder eine Datenverbindung empfangene computerausführbare Anweisungen oder Datenstrukturen im RAM innerhalb eines Netzwerkschnittstellenmoduls (z. B. eines NIC) gepuffert und dann letztlich zum RAM eines Computersystems und/oder zu weniger flüchtigen Computerspeichermedien (geräten) bei einem Computersystem übertragen werden. RAM kann auch Festkörperlaufwerke (SSDs- oder PCIx-basierte mehrstufige Echtzeitspeicherung wie FusionIO) einschließen. In diesem Sinne wird darauf hingewiesen, dass Computerspeichermedien(-geräte) bei Computersystemkomponenten, die auch (oder sogar hauptsächlich) Übertragungsmedien verwenden, enthalten sein können.
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Computerausführbare Anweisungen umfassen beispielsweise Anweisungen und Daten, die bei Ausführung an einem Prozessor, einen Universalcomputer, Spezialcomputer oder ein Spezialverarbeitungsgerät dazu veranlassen, eine gewisse Funktion oder Gruppe von Funktionen durchzuführen. Die computerausführbaren Anweisungen können zum Beispiel Binärprogramme, Zwischenformatbefehle wie Assemblersprache, oder sogar Quellcode sein. Obwohl der Erfindungsinhalt speziell in Hinblick auf strukturelle Merkmale und/oder methodische Handlungen beschrieben worden ist, wird darauf hingewiesen, dass der in den angefügten Ansprüchen definierte Erfindungsinhalt nicht unbedingt auf die darüber beschriebenen Merkmale oder Handlungen beschränkt ist. Vielmehr werden die beschriebenen Merkmale und Handlungen als beispielhafte Formen der Implementierung der Ansprüche offenbart.
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Der Fachkundige wird erkennen, dass die Erfindung in Netzwerkrechenumgebungen mit vielen Typen von Computersystemkonfigurationen, darunter Personal Computer, Desktop Computer, Laptops, Message Processors, Mobilgeräte, Multiprozessorsysteme, mikroprozessorbasierte oder programmierbare Unterhaltungselektronikgeräte, Netzwerk-PCs, Minicomputer, Großrechner, Mobiltelefone, PDAs, Tablets, Pager, Router, Schalter, verschiedene Speichergeräte und dergleichen, ausgeübt werden kann. Die Erfindung kann auch in verteilten Systemumgebungen ausgeübt werden, wo sowohl lokale Computersysteme als auch Remotecomputersysteme, die durch ein Netzwerk verbunden sind (entweder über festverdrahtete Datenverbindungen, drahtlose Datenverbindungen oder eine Kombination aus festverdrahteten und drahtlosen Datenverbindungen), Aufgaben durchführen. In einer verteilten Systemumgebung können Programmmodule sowohl bei lokalen Speichergeräten als auch bei Remotespeichergeräten angeordnet sein.
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Ausführungsformen der Erfindung können auch in Cloud-Computing-Umgebungen implementiert werden. Bei dieser Beschreibung und den darauf folgenden Ansprüchen ist Cloud-Computing als ein Modell zum Ermöglichen eines ubiquitären, bequemen, auf Abruf verfügbaren Netzwerkzugriffs auf einen Gemeinschaftspool aus konfigurierbaren Computerressourcen (z. B. Netzwerke, Server, Speicher, Anwendungen und Dienste), der über Virtualisierung schnell bereitgestellt und bei minimalem Verwaltungsaufwand oder minimalen Eingriffen durch den Dienstanbieter freigegeben und dann entsprechend skaliert werden kann, definiert. Ein Cloud-Modell kann verschiedene Eigenschaften (z. B. auf Abruf verfügbarer Self-Service, breiter Netzwerkzugriff, Ressourcen-Pool, schnelle Anpassbarkeit, Messdienst etc.), Dienstmodelle (z. B. Software as a Service (SaaS), Platform as a Service (PaaS), Infrastructure as a Service (IaaS) und Nutzungsmodelle (z. B. Private Cloud, Community Cloud, Public Cloud, Hybrid Cloud etc.) besitzen. In Bezug auf die vorliegende Erfindung beschriebene Module und Daten können in einem Cloud-Modell eingeschlossen sein.
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Außerdem können, wo zutreffend, hierin beschriebene Funktionen in einem oder mehreren der folgenden Bereiche durchgeführt werden: Hardware, Software, Firmware, digitale Komponenten und analoge Komponenten. Eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) können zum Beispiel auf Ausführung eines oder mehrerer der hierin beschriebenen Systeme und Verfahren programmiert werden. In Bezug auf bestimmte Systemkomponenten werden gewisse Begriffe in der ganzen folgenden Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet. Dem Fachmann ist klar, dass Komponenten mit verschiedenen Namen bezeichnet werden können. Bei diesem Dokument wird nicht beabsichtigt, zwischen Komponenten zu unterscheiden, die einen unterschiedlichen Namen, aber keine unterschiedliche Funktion haben.
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1 stellt ein Beispielblockdiagramm einer Rechenvorrichtung 100 dar. Die Rechenvorrichtung 100 kann zur Durchführung verschiedener Verfahren, wie der hier erörterten, verwendet werden. Die Rechenvorrichtung 100 kann als Server, Client oder als eine beliebige andere Rechenentität fungieren. Die Rechenvorrichtung 100 kann verschiedene Kommunikations- und Datenübertragungsfunktionen, wie hierin beschrieben, durchführen, und sie kann ein oder mehrere Anwendungsprogramme, wie die hierin beschriebenen Anwendungsprogramme, ausführen. Die Rechenvorrichtung 100 kann eine beliebige aus einer breiten Vielfalt von Rechenvorrichtungen sein, zum Beispiel ein Mobiltelefon oder anderes Mobilgerät, Desktop-Computer, Notebook, Serverrechner, Handheld-Computer, Tablet und dergleichen.
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Die Rechenvorrichtung 100 schließt einen oder mehrere Prozessoren 102, ein oder mehrere Speichergeräte 104, eine oder mehrere Schnittstellen 106, ein oder mehrere Massenspeichergeräte 108, ein oder mehrere Eingabe/Ausgabe-Geräte (E/A-Geräte) 110 und ein Anzeigegerät 130 ein, die alle mit einem Bus 112 gekoppelt sind. Der (Die) Prozessor(en) 102 schließt (schließen) einen oder mehrere Prozessoren oder Controller ein, die im (in den) Speichergerät(en) 104 und/oder Massenspeichergerät(en) 108 gespeicherte Anweisungen ausführen. Der (Die) Prozessor(en) 102 kann (können) auch verschiedene Typen von Computerspeichermedien, wie Cache-Speicher, einschließen.
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Das (Die) Speichergerät(e) 104 schließt (schließen) verschiedene Computerspeichermedien ein, wie flüchtigen Speicher (z. B. Arbeitsspeicher, Random Access Memory, RAM, 114) und/oder nichtflüchtigen Speicher (z. B. Festwertspeicher, Read-only Memory, ROM, 116). Das (Die) Speichergerät(e) 104 kann (können) auch wiederbeschreibbares ROM wie Flash-Speicher einschließen.
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Das (Die) Massenspeichergerät(e) 108 schließt (schließen) verschiedene Computerspeichermedien ein, wie Magnetbänder, Magnetplatten, optische Speicherplatten, Festkörperspeicher (z. B. Flash-Speicher) etc. Wie in 1 dargestellt, ein bestimmtes Massenspeichergerät ist ein Festplattenlaufwerk 124. Verschiedene Laufwerke können auch beim (bei den) Massenspeichergerät(en) 108 eingeschlossen sein, um Lesen von und/oder Schreiben auf die verschiedenen computerlesbaren Medien zu ermöglichen. Das (Die) Massenspeichergerät(e) 108 schließt (schließen) Wechselmedien 126 und/oder feste Medien ein.
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Das (Die) E/A-Gerät(e) 110 schließt (schließen) verschiedene Geräte ein, die es ermöglichen, Daten und/oder andere Informationen in die Rechenvorrichtung 100 einzugeben oder von dieser zu erhalten. Zu E/A-Geräten 110 zählen beispielsweise Cursorsteuergeräte, Tastaturen, Tastenfelder, Barcode-Scanner, Mikrofone, Monitore und andere Anzeigegeräte, Lautsprecher, Drucker, Netzwerkkarten, Modems, Kameras, Objektive, CCDs und andere Bilderfassungsgeräte und dergleichen.
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Das Anzeigegerät 130 schließt jeden Gerätetyp ein, der Informationen für einen oder mehrere Benutzer der Rechenvorrichtung 100 anzeigen kann. Zu Beispielen für das Anzeigegerät 130 zählen ein Monitor, eine Bildschirmstation, ein Anzeigeterminal, Videoprojektor und dergleichen.
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Die Schnittstelle(n) 106 schließt (schließen) verschiedene Schnittstellen ein, die es der Rechenvorrichtung 100 ermöglichen, mit anderen Systemen, Vorrichtungen und Rechenumgebungen sowie mit Menschen zu interagieren. Die Schnittstelle(n) 106 kann (können) beispielsweise eine beliebige Zahl verschiedener Netzwerkschnittstellen 120 einschließen, wie Schnittstellen zu Personal Area Networks (PANs), Local Area Networks (LANs), Wide Area Networks (WANs), drahtlosen Netzwerken (z. B. Nahfeldkommunikation (Near Field Communication, NFC), Bluetooth, Wi-Fi und ähnlichen Netzwerken) und zum Internet. Andere Schnittstellen schließen die Benutzerschnittstelle 118 und die Peripheriegeräteschnittstelle 122 ein.
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Der Bus 112 ermöglicht es dem (den) Prozessor(en) 102, dem (den) Speichergerät(en) 104, der (den) Schnittstelle(n) 106, dem (den) Massenspeichergerät(en) 108 und dem (den) E/A-Gerät(en) 110 miteinander sowie mit anderen, mit dem Bus 112 gekoppelten Geräten oder Komponenten zu kommunizieren. Der Bus 112 repräsentiert einen oder mehrere verschiedener Typen von Busstrukturen, wie ein Systembus, PCI-Bus, IEEE 1394-Bus, USB-Bus etc.
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In dieser Beschreibung und in den darauf folgenden Ansprüchen ist eine Fahrzeugkonfiguration definiert als die Konfiguration eines Fahrzeugs einschließlich Position, Richtung, Geschwindigkeit, Beschleunigung/Verzögerung, Fahrspur einer mehrspurigen Straße etc.
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In dieser Beschreibung und in den darauf folgenden Ansprüchen ist ein Leitplan definiert als eine geplante Route zum Führen eines Fahrzeugs von einer Fahrzeugkonfiguration zu einer anderen Fahrzeugkonfiguration, die von der ersten durch eine Strecke getrennt ist. Die Strecke zwischen der einen Konfiguration und der anderen Konfiguration kann in eine oder mehrere Routensegmente unterteilt werden. Jedes Routensegment kann bestimmten Merkmalen der geplanten Route entsprechen, wie zum Beispiel Teil einer bestimmten Straße, einer Kreuzung, einem Autobahnkreuz oder einer Sehenswürdigkeit (z. B. Gebäude, Denkmal, Park etc.).
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In dieser Beschreibung und in den darauf folgenden Ansprüchen ist ein „Leitplan auf Fahrspurebene“ definiert als ein Leitplan, der geplante Fahrspurübergänge auf Routensegmenten einschließt, die Straßen mit mehreren in dieselbe Richtung verlaufenden Fahrspuren (z. B. eine Autobahn) entsprechen.
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Aspekte der Erfindung werden allgemein bei Kraftfahrzeugen verwendet, um einen Fahrer nach einem Leitplan auf Fahrspurebene, der Fahrzeit mit Plansolidität abstimmt, zu einer Endfahrzeugkonfiguration zu führen. Ein Kraftfahrzeug kann von einem Menschen gesteuert oder autonom betrieben sein. Ein Leitplan auf Fahrspurebene kann auf Endführungsbedingungen (z. B. Verlassen einer Schnellstraße auf der richtigen Abfahrt), statistischen Mustern der Fahrspuren selbst, dem aktuellen Fahrzeugzustand und dem Zustand der örtlichen Umgebung in der Nähe des Fahrzeugs beruhen. Leitpläne auf Fahrspurebene können dem Fahrer über Tonsignale, visuelle und/oder haptische Signale mitgeteilt werden. Als Antwort auf sich ändernde Bedingungen in der örtlichen Umgebung (z. B. ein nachfolgendes Fahrzeug in einer angrenzenden Spur hat plötzlich Geschwindigkeit aufgenommen) können Leitpläne auf Fahrspurebene online und (wesentlich) in Echtzeit revidiert werden.
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Ein Leitplan auf Fahrspurebene für ein Fahrzeug kann basierend auf einer Kombination aus raumzeitlicher Modellierung und Planung gebundener Bewegung formuliert werden. Der Leitplan auf Fahrspurebene kann basierend auf (möglicherweise zeitparametrisierten) Statistiken von Fahrspurnutzungsdaten, wie zum Beispiel Geschwindigkeitsprofile von passierenden Fahrzeugen sowie Häufigkeit und/oder Schwierigkeit von Fahrspurübergängen in eine und aus einer Spur modelliert und durch Ereignisse, die in der Nähe des Fahrzeugs stattfinden, moduliert werden. Ein Bewegungsplaner, der mögliche Kandidatenbahnen in einer örtlichen Umgebung generiert, kann zur Bewertung verwendet werden, wann und wie lange ein Spurwechselsignal dem Fahrer zugeleitet werden sollte.
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Die Formulierung eines Leitplans auf Fahrspurebene kann auf eine Charakterisierung des freien Konfigurationsraums und der Endzwangserfüllung basiert werden. Zur Charakterisierung des freien Konfigurationsraums ist es nützlich, das Verhalten von Fahrzeugen in der aktuellen Spur sowie in angrenzenden Spuren zu modellieren, und die Lücken in Längsrichtung zwischen Fahrzeugen in einer bestimmten Fahrspur direkt zu charakterisieren. Eine bestimmte Lücke kann aufgrund der Unterschiede im Verhalten eines oder mehrerer angrenzender Fahrzeuge beschleunigen und sich verformen. Im Wesentlichen plant man in einer Welt von „Blasen“ (d. h. Lücken zwischen anderen Fahrzeugen, die sich ausdehnen und zusammenziehen). Bei einem im Wesentlichen unbegrenzten Abtasthorizont kann eine momentane Auffassung über Blasenbeschleunigungen/-deformationen zeitlich vorwärts propagiert werden, um erwartete Fahrzeiten und Wahrscheinlichkeiten der Erfüllung von Endzwängen zu erhalten.
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Bei Planung mit einem beschränkten Abtastprofil kann die Wahrscheinlichkeit der Erfüllung von Endzwängen auf Basis des zugrundeliegenden Prozesses der Entstehung und des Verfalls von Blasen freien Raums erhalten werden. Der Prozess der Entstehung und des Verfalls kann Straßentopologie, Sichtverhältnisse, Fahrerkomfort, Kraftstoffverbrauch, Wetter und makroskopische Verkehrsmuster berücksichtigen. Unter bestimmten Bedingungen für eine bestimmte Tageszeit kann der Prozess der Entstehung und des Verfalls daher aus Statistiken historischer Daten zusammengefasst werden. In Bereichen außerhalb des Abtastprofils kann skalare Feldschätzung (möglicherweise nicht parametrisch) als Vorabkontrolle der Zulässigkeit, sich in einer bestimmten Fahrspur zu befinden (als eine Funktion der Zeit, Längsposition, Geschwindigkeit etc.) verwendet werden.
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2 stellt eine Beispielcomputerarchitektur 200 dar, die das Formulieren eines Leitplans auf Fahrspurebene erleichtert. Unter Bezugnahme auf 2 schließt die Computerarchitektur 200 Fahrzeug 201, Fahrspurebenendaten 207, Statistikmodul 208 und Datenquellen 209 ein. Jedes Element unter Fahrzeug 201, Fahrspurebenendaten 207, Statistikmodul 208 und Datenquellen 209 sowie deren entsprechende Komponenten können miteinander verbunden sein über (oder Teil sein) ein (eines) Netzwerk(s), wie zum Beispiel PAN, LAN, WAN und sogar Internet. Dementsprechend können jedes Element unter Fahrzeug 201, Fahrspurebenendaten 207, Statistikmodul 208 und Datenquellen 209 sowie beliebige andere verbundene Computersysteme und deren Komponenten meldungsbezogene Daten erstellen und meldungsbezogene Daten (z. B. Nahfeldkommunikation(NFC)-Nutzlasten, Bluetooth-Pakete, Internetprotokoll(IP)-Datagramme und andere höherschichtige Protokolle, die IP-Datagramme nutzen, wie zum Beispiel das Übertragungssteuerungsprotokoll (Transmission Control Protocol, TCP), Hypertext-Übertragungsprotokoll (Hypertext Transfer Protocol, HTTP) und das Einfache E-Mail-Transportprotokoll (Simple Mail Transfer Protocol, SMTP)) über das Netzwerk austauschen.
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Wie dargestellt, schließen die Datenquellen 209 Fahrzeugtelemetrie 211, Datum/Zeit-Daten 212, Umgebungsdaten 213 und Sensordaten 214 ein. Die Datenquellen 209 können in einer Cloud-Computing-Umgebung gespeichert werden. In der Cloud-Computing-Umgebung gespeicherte Daten können von einer Vielfalt von Quellen gesammelt werden, einschließlich Kraftfahrzeugen, Verkehrsdatendiensten, Wetterdiensten, Verkehrskameras, öffentlicher Sicherheitskräfte etc. Die Fahrzeugtelemetrie 211 kann Telemetrie für eine Vielzahl von Kraftfahrzeugen einschließen. Die Fahrzeugtelemetrie 211 kann praktisch beliebige Daten, die für ein Kraftfahrzeug abgetastet werden können, einschließen, wie zum Beispiel Position, Fahrtrichtung, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Scheibenwischer, Blinker etc. Datum/Zeit-Daten 212 können dazu verwendet werden, Daten von anderen Datenquellen mit dem Datum/der Zeit der Speicherung der Daten in den Fahrspurebenendaten 207 zu markieren. Umgebungsdaten können Wetterdaten, Straßenbaudaten, Verkehrsdichte etc. einschließen. Sensordaten 214 können von Straßen abgetastete Daten einschließen, einschließlich mit Kameras und/oder LIDAR erfasste Bilder.
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Für Straßen mit mehreren Fahrspuren für dieselbe Fahrtrichtung können Daten von Datenquellen 209 partitioniert und pro Fahrspur gepflegt werden.
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Das Statistikmodul 208 ist für Empfang von Anforderungen für Leitpläne auf Fahrspurebene von Kraftfahrzeugen konfiguriert. Das Statistikmodul 208 greift auf Fahrspurebenendaten zu, die für Leitplananforderungen relevant sind, und berechnet Fahrspurebenenstatistiken aus relevanten Fahrspurebenendaten. Das Statistikmodul 208 liefert dann die Fahrspurebenenstatistiken zum anfordernden Kraftfahrzeug zurück. Das Statistikmodul 208 kann Statistiken von verschiedenen Datenquellen miteinander aggregieren.
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Wie dargestellt, schließt das Fahrzeug 201 Telemetriemodule 202, Fahrzeugsensoren 232, Wahrnehmungsmodul 233, Planformulierungsmodul 203, Benutzerschnittstelle 204 und Insassen 206 (z. B. ein Fahrer oder Passagier) ein. Die Telemetriemodule 202 können Telemetrie erzeugen, die die Konfiguration des Fahrzeugs 201 anzeigt, einschließlich Position, Fahrtrichtung, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Scheibenwischer, Blinker etc. Die Fahrzeugsensoren 232 können Sensoren einschließen, die Daten über andere Fahrzeuge in der Nähe des Fahrzeugs 201 abtasten. Die Fahrzeugsensoren 231 können Kameras, Radar, LIDAR etc. einschließen. Das Wahrnehmungsmodul 233 ist für Bestimmen des Zustands einer örtlichen Umgebung um das Fahrzeug 201 basierend auf der Konfiguration des Fahrzeugs 201 und abgetasteter Daten über andere Fahrzeuge in der Nähe des Fahrzeugs 201 konfiguriert.
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Das Planformulierungsmodul 203 ist für Formulieren eines Leitplans auf Fahrspurebene für Fahrzeug 201 konfiguriert. Das Planformulierungsmodul 203 kann einen örtlichen Umgebungszustand vom Wahrnehmungsmodul 233 bestimmen. Ein örtlicher Umgebungszustand kann die aktuelle Konfiguration des Fahrzeugs 201 sowie wenigstens gewisse Eigenschaften beliebiger anderer Fahrzeuge in der Nähe des Fahrzeugs 201 anzeigen. Das Planformulierungsmodul 203 kann eine von einem Insassen über die Benutzerschnittstelle 204 eingegebene Endkonfiguration empfangen. Die aktuelle Konfiguration und die Endkonfiguration können durch eine gewisse vorgegebene Strecke über eine oder mehrere Straßen getrennt sein.
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Alternativ, wenn das Fahrzeug 201 autonom oder halbautonom betrieben wird (einschließlich jeglicher von der amerikanischen Verkehrssicherheitsbehörde (National Highway Traffic Safety Administration, NHTSA) definierten Automatisierungsgrade), kann eine Endkonfiguration fernempfangen oder am Fahrzeug 201 nach einem Algorithmus berechnet werden. Wenn das Fahrzeug 201 autonom oder halbautonom betrieben wird, kann das Fahrzeug 201 gemäß einer vorgegebenen Mission betätigt werden, wie zum Beispiel Aufnehmen eines Passagiers an einer vorgegebenen Stelle.
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Wenn sich mit der Mission verbundene Umstände ändern, kann das Fahrzeug 201 Maßnahmen zur Anpassung an die geänderten Umstände ergreifen. Wenn das Fahrzeug 201 zum Beispiel für nahezu eine maximale Zeit in einer Ladezone steht, ohne den Passagier zu erfassen, kann es beschließen, um den Block zu fahren, um eine Verletzung der Parkvorschriften zu vermeiden. So kann das Fahrzeug 201 eine Endkonfiguration zum Fahren um den Block berechnen.
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Das Planformulierungsmodul 203 kann eine Plananforderung einschließlich des örtlichen Umgebungszustands und der Endkonfiguration erzeugen. Das Planformulierungsmodul 203 kann die Plananforderung zum Statistikmodul 208 senden. Nachfolgend kann das Planformulierungsmodul 203 relevante Fahrspurebenenstatistiken vom Statistikmodul 208 empfangen. Das Planformulierungsmodul 203 kann auf Grundlage der relevanten Fahrspurebenenstatistiken einen Leitplan auf Fahrspurebene formulieren. Der Leitplan auf Fahrspurebene kann Fahrspurwechsel einschließen, die auf der Fahrt zwischen der aktuellen Konfiguration und der Endkonfiguration über die eine oder die mehreren Straßen als nutzbringend vorhergesagt wurden. Ein Fahrspurwechsel kann Wechseln zwischen Spuren auf einer mehrspurigen Schnellstraße, Einbiegen in eine Abfahrt oder Auffahrt etc. einschließen.
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Bei einem Aspekt ist wenigstens eine der einen oder mehreren Straßen eine mehrspurige Straße mit mehreren Spuren in derselben Fahrtrichtung. Ein vorhergesagter Fahrspurwechsel kann zum Wechseln zwischen verschiedenen Spuren einer mehrspurigen Straße erfolgen.
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Das Planformulierungsmodul 203 kann einem Fahrzeuginsassen über die Benutzerschnittstelle 204 einen Leitplan auf Fahrspurebene präsentieren. Die Benutzerschnittstelle 204 kann an einem Anzeigegerät präsentiert werden. Bei einem Aspekt wird die Benutzerschnittstelle 204 an einem Touchscreen-Anzeigegerät präsentiert. Über das Touchscreen-Anzeigegerät können Befehle und Daten (z. B. eine Endfahrzeugkonfiguration) in das Planformulierungsmodul 203 eingegeben werden. Selbst wenn das Fahrzeug autonom oder halbautonom betrieben wird, kann an der Benutzerschnittstelle 204 ein Leitplan auf Fahrspurebene präsentiert werden. So kann ein Insasse einen Leitplan auf Fahrspurebene bestätigen, selbst wenn der Insasse beschränkte Kontrolle oder keine Kontrolle über den Betrieb des Fahrzeugs 201 haben soll. Wenn sich kein Insasse im Fahrzeug 201 befindet, wird möglicherweise kein Leitplan auf Fahrspurebene an der Benutzerschnittstelle 204 präsentiert.
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3 stellt einen Ablaufplan einer Beispielmethode 300 zum Formulieren eines Leitplans auf Fahrspurebene dar. Methode 300 wird hinsichtlich der Komponenten und Daten der Computerarchitektur 200 beschrieben.
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Methode 300 schließt Bestimmen des örtlichen Umgebungszustands eines Kraftfahrzeugs beruhend auf Telemetrie- und Sensordaten ein, wobei der örtliche Umgebungszustand eine aktuelle Konfiguration für das Kraftfahrzeug einschließt (301). Beispielsweise kann das Wahrnehmungsmodul 233 Telemetriedaten 221 von Telemetriemodulen 202 und Sensordaten 232 von Fahrzeugsensoren 231 empfangen. Das Wahrnehmungsmodul 233 kann den örtlichen Umgebungszustand 234 auf Grundlage von Telemetriedaten 221 und Sensordaten 232 berechnen. Der örtliche Umgebungszustand 234 kann eine aktuelle Konfiguration des Fahrzeugs 201 sowie Informationen über andere Fahrzeuge in der Nähe des Fahrzeugs 201 einschließen.
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Methode 300 schließt Empfangen einer Anzeige einer Endkonfiguration für das Kraftfahrzeug ein, wobei die aktuelle Konfiguration und die Endkonfiguration durch eine Strecke getrennt sind (302). Das Planformulierungsmodul 203 kann zum Beispiel die Endkonfiguration 222 (für Fahrzeug 202) vom Insassen 206 über die Benutzerschnittstelle 204 empfangen. Die aktuelle Konfiguration 236 und die Endkonfiguration 222 können durch eine vorgegebene Strecke über eine oder mehrere Straßen, die wenigstens eine mehrspurige Straße mit mehreren Spuren in derselben Fahrtrichtung einschließen, getrennt sein. Wenn Fahrzeug 201 beispielsweise ein autonomes oder halbautonomes Kraftfahrzeug ist, kann die Endkonfiguration 222 alternativ algorithmisch nach einer Mission für Fahrzeug 201 berechnet werden.
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Methode 300 schließt Senden einer Plananforderung, einschließlich des örtlichen Umgebungszustands und der Endkonfiguration, zu einem Statistikmodul ein, wobei das Statistikmodul kommunikativ mit Fahrspurebenendaten für Straßen mit mehreren Fahrspuren in derselben Fahrtrichtung verbunden ist (303). Beispielsweise kann das Planformulierungsmodul 203 die Plananforderung 223 zum Statistikmodul 208 senden. Die Plananforderung 223 schließt örtlichen Umgebungszustand 234 und Endkonfiguration 222 ein.
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Das Statistikmodul 208 kann örtlichen Umgebungszustand 234 und Endkonfiguration 222 zum Identifizieren der für die Plananforderung 223 relevanten Fahrspurebenendaten nutzen. Bei einem Aspekt identifiziert das Statistikmodul 208 Fahrspurebenendaten für eine oder mehrere Straßen, die beim Zurücklegen der Strecke zwischen der aktuellen Konfiguration 236 und der Endkonfiguration 222 passiert werden müssen. Das Statistikmodul 208 berechnet Fahrspurebenenstatistiken 224 aus den relevanten Fahrspurebenendaten. Das Statistikmodul 208 sendet Fahrspurebenenstatistiken 224 zum Fahrzeug 201. Fahrspurebenenstatistiken 224 können repräsentative Statistiken für aggregierte Verkehrsmuster auf zwischen der aktuellen Konfiguration 236 und der Endkonfiguration 222 zu befahrenden Straßen sein.
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Methode 300 schließt Empfangen von Fahrspurebenenstatistiken vom Statistikmodul ein, die Fahrspurebenenstatistiken für eine oder mehrere beim Zurücklegen der die aktuelle Konfiguration und die Endkonfiguration trennenden Strecke zu passierende Straßen (304). Beispielsweise kann das Fahrzeug 201 Fahrspurebenenstatistiken 224 vom Statistikmodul 208 empfangen.
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Methode 300 schließt Formulieren eines Leitplans auf Fahrspurebene basierend auf den Fahrspurebenenstatistiken ein, der Leitplan auf Fahrspurebene für eine Route von der aktuellen Konfiguration zur Endkonfiguration über die eine oder mehrere Straßen, wobei der Leitplan auf Fahrspurebene Signale für vorhergesagte Fahrspurwechsel auf wenigstens einer Straße mit mehreren Fahrspuren in derselben Fahrtrichtung einschließt (305). Beispielsweise kann das Planformulierungsmodul 203 den Leitplan auf Fahrspurebene 226 aus den Fahrspurebenenstatistiken 224 formulieren. Der Leitplan auf Fahrspurebene 226 (d. h., ein Plan zum Wechseln von Fahrspuren) bezieht sich auf eine Route von der aktuellen Konfiguration 236 zur Endkonfiguration 222. Der Leitplan auf Fahrspurebene 226 schließt Signale für vorhergesagte Fahrspurwechsel auf wenigstens einer mehrspurigen Straße ein, die bei der Fahrt von der aktuellen Konfiguration 236 zur Endkonfiguration 222 passiert wird. Die Signale können dem Insassen 206 dann präsentiert werden, um das Auftreten vorhergesagter Spurwechsel anzuzeigen.
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Methode 300 schließt Präsentieren des Leitplans auf Fahrspurebene am Anzeigegerät ein (306). Beispielsweise kann der Leitplan auf Fahrspurebene 226 dem Insassen 206 über die Benutzerschnittstelle 204 präsentiert werden. Bei einem Aspekt wird der Leitplan auf Fahrspurebene 226 an der Benutzerschnittstelle 204 über eine Karte gelegt. Die Benutzerschnittstelle 204 kann an einem Anzeigegerät (z. B. Touchscreen) im Fahrzeug 201 präsentiert werden. Der Leitplan auf Fahrspurebene 226 kann eine Reihe von Fahrspurübergängen für das Fahrzeug 201 definieren. Die Reihe der Fahrspurübergänge kann das Fahrzeug 201 durch eine Reihe von Fahrzeugkonfigurationen, beginnend mit einer Startkonfiguration, über eine oder mehrere Zwischenkonfiguration, bis hin zu einer Endkonfiguration, führen.
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Der Insasse 206 kann den Leitplan auf Fahrspurebene 226 prüfen und bestätigen. Der Insasse 206 kann den Leitplan auf Fahrspurebene 226 aber auch ablehnen. Wenn der Leitplan auf Fahrspurebene 226 abgelehnt wird, kann ein neuer Leitplan auf Fahrspurebene formuliert werden.
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Wenn sich keine Insassen im Fahrzeug 201 befinden, kann das Planformulierungsmodul 203 einen Leitplan auf Fahrspurebene 226 ohne Signale und ohne Präsentieren des Leitplans auf Fahrspurebene 226 an der Benutzerschnittstelle 204 am Anzeigegerät erstellen.
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Beim Formulieren von Leitplänen auf Fahrspurebene kann das Planformulierungsmodul 203 auch nutzerbasierte Kostenfunktionen berücksichtigen, wie zum Beispiel eine Präferenz für verkürzte Fahrzeit, geringeren Kraftstoffverbrauch, größere Sicherheit, weniger Verkehr, bessere Sicht etc. Das Planformulierungsmodul 203 kann auch nutzerbasierte Zwänge berücksichtigen, wie zum Beispiel die Wahrscheinlichkeit des tatsächlichen Erreichens einer Endkonfiguration.
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Beim Formulieren von Leitplänen auf Fahrspurebene kann das Planformulierungsmodul 203 verschiedene Kostenfunktionen und/oder Zwänge ausgleichen. Beispielsweise kann ein erster Leitplan auf Fahrspurebene verkürzte Fahrzeit aufweisen, aber nur eine Wahrscheinlichkeit des Erreichens einer Endkonfiguration (ohne nachfolgende Korrektur) von 95 %. Ein zweiter Leitplan auf Fahrspurebene kann eine etwas längere Fahrzeit aufweisen, aber eine Wahrscheinlichkeit des Erreichens einer Endkonfiguration (ohne nachfolgende Korrektur) von 98%. Von daher kann das Planformulierungsmodul 203 beim Auswählen zwischen dem ersten und zweiten Leitplan auf Fahrspurebene verkürzte Fahrzeit gegenüber Wahrscheinlichkeit des tatsächlichen Erreichens einer Endkonfiguration ausgleichen.
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Wir wenden uns nun 4A zu, die eine Beispielcomputerarchitektur zum Implementieren eines Leitplans auf Fahrspurebene darstellt. 4A schließt Fahrzeug 401 (z. B. ein Kraftfahrzeug) ein. Fahrzeug 401 schließt weiterhin Planüberwachungsmodul 402, Telemetriemodule 403, Fahrzeugsensoren 431, Benutzerschnittstelle 404 und Insassen 406 ein. Planüberwachungsmodul 402, Telemetriemodule 402, Fahrzeugsensoren 431 und Benutzerschnittstelle 404 können innerhalb des Fahrzeugs 401 zu einen Netzwerk zusammengeschlossen sowie kommunikativ über ein Netzwerk mit anderen Komponenten außerhalb des Fahrzeugs 401 gekoppelt werden. Das Planüberwachungsmodul 402 überwacht den Fortschritt der Leitpläne auf Fahrspurebene und warnt den Insassen 406, wenn vorhergesagte Fahrspurwechsel erfolgen sollten. Wenn ein vorhergesagter Fahrspurwechsel erfolgen soll, kann das Planüberwachungsmodul 402 ein entsprechendes Fahrspurwechselsignal an der Benutzerschnittstelle 404 anzeigen.
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Daher wird eine Route auf Fahrspurebene mit Signalen angezeigt, wenn ein Mensch das Fahrzeug 401 steuert. Wenn ein geplanter Fahrspurübergang möglich ist, kann ein Signal an den Fahrer ausgegeben werden. Der Fahrer kann beschließen, ein solches Signal zu ignorieren, in welchem Falle sich das Planüberwachungsmodul 402 und/oder das Planformulierungsmodul 202 anpassen können. Wenn Fahrzeug 401 autonom betrieben wird, dann werden finalisierte Pläne einem Ausführungsmodul übergeben, welches das Fahrzeug 401 gemäß dem vorgeschriebenen Bewegungsplan betätigt. Wenn sich ein Mensch im Fahrzeug 401 befindet, kann der Leitplan zur Bestätigung oder Modifikation angezeigt werden. Wenn sich im Fahrzeug 401 hingegen keine Menschen befinden (z. B. Fahrzeug 401 wird autonom betrieben), werden möglicherweise keine Signale an einer Benutzerschnittstelle ausgegeben.
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4B stellt ein Beispiel für in verschiedenen Spuren einer mehrspurigen Straße fahrende Wagen dar. In 4B befinden sich die Wagen 422 und 426 in Spur 441. Wagen 401 und 423 sind in Spur 442. Wagen 421 und 424 sind in Spur 443. Wie durch die Pfeile angezeigt, fahren alle in 4B dargestellten Wagen allgemein in dieselbe Richtung. Fahrzeug 401 kann die Fahrt in Übereinstimmung mit dem Leitplan auf Fahrspurebene 411 fortsetzen.
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5 stellt einen Ablaufplan einer Beispielmethode 500 zum Implementieren eines Leitplans auf Fahrspurebene dar. Methode 500 wird hinsichtlich der in 4A und 4B dargestellten Komponenten, Daten und Fahrzeuge beschrieben.
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Methode 500 schließt Zugreifen auf einen Leitplan auf Fahrspurebene ein, wobei der Leitplan auf Fahrspurebene aus Fahrspurebenenstatistiken formuliert ist, und der Leitplan auf Fahrspurebene eine Route von einer aktuellen Fahrzeugkonfiguration des Fahrzeugs zu einer Endfahrzeugkonfiguration des Fahrzeugs über eine oder mehrere Straßen definiert, wobei die eine oder die mehreren Straßen die mehrspurige Straße einschließen, und der Leitplan auf Fahrspurebene Fahrspurwechsel einschließt, die auf der Fahrt zwischen der aktuellen Fahrzeugkonfiguration und der Endfahrzeugkonfiguration als nutzbringend vorhergesagt sind (501). Beispielsweise kann das Planüberwachungsmodul 403 auf den Leitplan auf Fahrspurebene plan 411 zugreifen. Für Fahrzeug 401 kann der Leitplan auf Fahrspurebene 411 eine Route durch eine oder mehrere frühere Konfigurationen zu Konfiguration 461, zu Konfiguration 462 und zu Konfiguration 463 (eine Abfahrt) über eine oder mehrere Straßen, einschließlich einer mehrspurigen Straße, definieren. Der Leitplan auf Fahrspurebene 411 kann für den Insassen 406 beim Fahren durch die eine oder mehreren früheren Konfigurationen zu Konfiguration 461, zu Konfiguration 462 und zu Konfiguration 463 als nutzbringend vorhergesagte Fahrspurwechsel einschließen (z. B. basierend auf definierten Kostenfunktionen und Zwängen). Während der Fahrt zwischen der einen oder den mehreren früheren Konfigurationen, Konfiguration 461, Konfiguration 462 und Konfiguration 463 ist jeder Fahrspurwechsel mit einer Zwischenkonfiguration des Fahrzeugs 401 verbunden. Der Leitplan auf Fahrspurebene 411 kann aus von einem Statistikmodul (z. B. ähnlich dem Statistikmodul 208) erhaltenen Fahrspurebenenstatistiken formuliert werden.
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Methode 500 schließt Erkennen, dass sich das Fahrzeug in einer mit einem vorhergesagten Fahrspurwechsel verbundenen Konfiguration befindet, ein (502). Beispielsweise kann das Planüberwachungsmodul 403 erkennen, dass sich Fahrzeug 401 in Konfiguration 461 befindet. Konfiguration 461 kann mit dem vorhergesagten Fahrspurwechsel 407 verbunden sein.
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Methode 500 schließt Anzeigen des vorhergesagten Fahrspurwechsels für den Fahrer ein (503). Beispielsweise kann das Planüberwachungsmodul 402 das Fahrspurwechselsignal 413 über die Benutzerschnittstelle 404 zum Insassen 406 senden. Das Fahrspurwechselsignal 413 kann Tonsignale, visuelle und/oder haptische Signale einschließen. Der Insasse 406 kann dann den Fahrspurwechsel 407 durchführen, um von Konfiguration 461 zu Konfiguration 462 zu gelangen. Wenn der Insasse 406 beschließt, den Fahrspurwechsel 407 nicht durchzuführen, kann sich das Planüberwachungsmodul 403 anpassen und möglicherweise den Leitplan auf Fahrspurebene 411 ändern.
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Wenn das Fahrzeug 401 autonom betrieben wird, können die Anweisungen zum Durchführen des Fahrspurwechsels 407 zu einem Ausführungsmodul gesendet werden, anstatt den Fahrspurwechsel 407 dem Fahrer anzuzeigen. Das Ausführungsmodul kann dann Fahrzeugbedienelemente betätigen, um den Fahrspurwechsel 407 durchzuführen.
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Anschließend kann ein weiterer Fahrspurwechsel durchgeführt werden, um zu Konfiguration 463 zu gelangen.
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Wenn das Fahrzeug 401 den Fahrspurwechsel 407 nicht rechtzeitig durchführt, kann es für das Fahrzeug 401 schwieriger werden, nachfolgend zu Konfiguration 463 überzugehen. Stattdessen kommt Fahrzeug 401 möglicherweise in die Position von Fahrzeug 424. Wenn Routen und Übergänge auf Fahrspurebene nicht solide geplant werden, kann das Fahrzeug 401 daher eine Endkonfiguration unter Umständen nicht erreichen (z. B. Verpassen einer Abfahrt von einer Schnellstraße).
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Dementsprechend gestatten Aspekte der Erfindung einem Fahrzeugführer, für Ungewissheiten besser zu planen, wenn ein Fahrzeug zwischen verschiedenen Konfigurationen fährt.
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Vorstehendes wurde zu Veranschaulichungs- und Beschreibungszwecken präsentiert. Es ist nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein, oder die Erfindung auf die genaue offenbarte Form zu begrenzen. Viele Modifikationen und Variationen sind angesichts der obigen Lehre möglich. Außerdem wird darauf hingewiesen, dass beliebige oder alle der vorstehenden alternativen Ausführungsformen in beliebiger gewünschter Kombination verwendet werden können, um zusätzliche hybride Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
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Ferner, obwohl spezielle Ausführungsformen der Erfindung beschrieben und dargestellt worden sind, ist die Erfindung nicht auf die speziellen Formen oder Anordnungen von Teilen, wie beschrieben und dargestellt, beschränkt. Der Umfang der Erfindung soll durch die hieran angefügten Ansprüche, beliebige zukünftige, hier sowie in anderen Anmeldungen eingereichte Ansprüche und deren Entsprechungen bestimmt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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