DE102017010969B3 - Steuergerät für ein Routenplanungssystem zur Findung optimaler Routen für handelsübliche Fahrzeuge - Google Patents

Abstract

Derzeit werden Routen für Fahrzeuge auf Grundlage einer Optimierungsgröße wie Fahrdauer oder Streckenlänge berechnet. Der aktuelle Verkehr wird berücksichtigt aber erst wenn Staus entstanden sind. Somit ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lastverteilung aller am Verkehr teilnehmenden Fahrzeuge nach Zeit und Raum auf das gesamte zur Verfügung stehende Straßennetz durchzuführen.Grundlage für die gewünschte Lastverteilung nach Zeit und Raum ist eine Abhängigkeit zw. Verkehrsdichte (Fahrzeuge/km) und Verkehrsgeschwindigkeit (km/h). Über die Verkehrsdichte eines Straßenabschnittes, kann die Verkehrsgeschwindigkeit und daraus die Befahrdauer abgeleitet werden, welche für die Berechnung der schnellsten Route verwendet wird. Dies wird durch die ständige Kommunikation der eigenen Route an andere Fahrzeuge ermöglicht wodurch das Fahrzeug das Wissen besitzt, wie viele Fahrzeuge sich zu einem bestimmten Zeitpunkt auf einem Straßenelement befinden werden. Das Routenplanungssystem agiert dezentral. Fahrzeuge kommunizieren direkt über eine Car2Car Kommunikation oder indirekt über lokale und globale Infrastruktureinheiten.Je mehr Fahrzeuge das Steuergerät verwenden, umso besser ist die Lastverteilung auf die zur Verfügung stehenden Straßen, wodurch eine Reduktion des Energieverbrauchs ermöglicht wird und Staus fast vollständig vermieden werden können.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät für ein Routenplanungssystem nach Patentanspruch 1 zur Findung von optimalen Routen für personengesteuerte und autonome Fahrzeuge handelsüblicher Art. Dabei entspricht das vom Routenplanungssystem verfolgte Ziel, der Optimierung der individuellen Routen für jedes einzelne Fahrzeug nach Zeit und Energieverbrauch, wodurch eine Stauvermeidung sowie eine Minimierung des Energieverbrauchs ermöglicht werden.
• Hauptanforderung an autonome, insbesondere vollautonome Fahrzeuge, ist neben dem sicheren Fortbewegen des Fahrzeugs, das Finden des Ziels durch die Wahl geeigneter Straßen. Aufgrund des Nichtvorhandenseins eines Fahrers, muss ein autonom fahrendes Fahrzeug in der Lage sein selbstständig eine Route zu einem angegebenen Ziel zu berechnen und zu verfolgen. Dies gilt gleichermaßen für personengesteuerte Fahrzeuge, wenngleich in diesem Fall eine Notwendigkeit der Routenplanung nicht zwingend gegeben ist. Die Art der Routenfindung und Ausprägung der Route selbst, kann je nach Einsatzzweck des Fahrzeugs variieren. Die häufigste Art der Routenberechnung ist das Finden der schnellsten Route, welche durch die Optimierung nach Zeit ermittelt wird. Das Finden der kürzesten Route, welche durch die Optimierung nach Streckenlänge ermittelt wird, ist mittlerweile kaum von Interesse, zumindest nicht als alleinige Optimierungsgröße, da das schnelle Erreichen des Ziels stark von der Verkehrslage abhängig ist. Von zunehmender Wichtigkeit, insbesondere für Fahrzeuge mit Elektromotoren, ist das Finden einer verbrauchsoptimierten Route, welche durch die Optimierung nach Energieverbrauch ermittelt wird und beispielsweise Standorte von Elektrotankstellen berücksichtigt, um die Reichweite zu erhöhen.
• Grundlage für jede Routenberechnung ist eine digitale Straßenkarte, welche das Straßennetz in Form eines Graphen, mit Knoten und Kanten abbildet. Dabei entsprechen die Kanten den Straßen und die Knoten den Verbindungen zwischen den Kanten bzw. Straßen. Somit kann ausgehend von einer Straße der beste Weg zu einer Zielstraße gefunden werden, indem man an jedem Knoten alle adjazenten Kanten anhand eines Gewichtes (z.B. Länge, Befahrdauer) auswertet und immer diejenige Kante verfolgt, welche das geringste Gewicht aufweist. Diese Vorgehensweise ist bekannt als Algorithmus von Dijkstra und findet in einer Abwandlung davon als A* Algorithmus in vielen Verfahren und Produkten zur Findung einer optimalen Route Verwendung. Dabei entscheidet eine Gewichtungsfunktion, nach welcher Größe die Route optimiert wird. Soll die schnellste Route berechnet werden, so wird in der Gewichtungsfunktion die Befahrdauer jeder Kante als Gewicht ausgewertet, welche sich aus der durchschnittlichen Befahrgeschwindigkeit und der Länge des jeweiligen Straßenelementes ergibt. Bei einer Berechnung der kürzesten Route wird als Gewicht die Länge des Straßenelementes verwendet. Bei einer Optimierung der Route nach Energieverbrauch werden von der Gewichtungsfunktion, je nach Umsetzung mehrere Eigenschaften wie z.B. Wetter, Verkehr und Topographie des Straßenelementes berücksichtigt, um den Verbrauch für das Befahren des Straßenelementes zu ermitteln. Während der Routenberechnung wird der so ermittelte Verbrauch als Gewichtung für ein Straßenelement verwendet. Das Ziel der Optimierung nach Energieverbrauch ist somit die Verminderung der benötigten Energie, gleichwohl ob es sich um Benzin, Strom oder Wasserstoff als Treibstoff handelt.
• Aus der Patentschrift US 2011 / 0 264 371 A1 ist ein Routenfindungssystem bekannt, bei dem auf Grundlage einer digitalen Straßenkarte unter Berücksichtigung der Befahrgeschwindigkeit von Straßenelementen sowie der Berücksichtigung der aktuellen Verkehrslage, welche durch verschiedene Messverfahren (z.B. Floating Car Data) erhoben werden kann, die schnellste Route für Fahrzeuge ermittelt wird.
• Die Druckschrift US 2007 / 0 299 599A1 beschreibt ein Routenplanungssystem, das mit Hilfe einer Datenbank arbeitet, die Beobachtungen über, von Fahrern gewählte, Routen enthält. Die so abgespeicherten statistischen Informationen über die Auslastung des Straßennetzes werden vom Routenplanungssystem als Grundlage für die Berechnung der schnellsten Route verwendet. Dabei fließen die statistischen Informationen als Approximation der durchschnittlichen Befahrgeschwindigkeit in die Routenberechnung ein, wodurch der mögliche Verkehr bereits Berücksichtigung findet.
• Aus der Patentschrift DE102010027777A1 ist ein Routenberechnungsverfahren bekannt, bei dem auf Grundlage einer digitalen Straßenkarte unter Berücksichtigung statistischer Werte über die Nutzung des Straßennetzes, eine optimale Route hinsichtlich des Energieverbrauchs ermittelt wird.
• Aus der Patentschrift EP1593937A1 ist ein Routenberechnungsverfahren bekannt, welches auf Grundlage einer digitalen Straßenkarte, dessen Topographie sowie fahrzeugspezifischen Energieverbräuchen eine verbrauchsoptimierte Route ermittelt.
• Aus der Druckschrift DE102014204206A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Geschwindigkeitsprofilgenerator für einen vordefinierten Weg, auf Grundlage eines Energieverbrauchsmodells zusammen mit Straßenanstiegsdaten ein Profil für optimale Fahrgeschwindigkeit ermittelt, damit die Strecke mit einem optimierten Energieverbrauch abgefahren werden kann.
• Aus der Druckschrift DE102010018853A1 ist ein Routenberechnungsverfahren bekannt, bei dem eine Route durch Abwägung zwischen den konkurrierenden Zielen der Fahrzeit und der Kraftstoffkosten ermittelt wird. Grundlage ist dabei eine Kartendatenbank, welche die Routensegmente mit ihren jeweiligen Attributen (Zeit- und Energieverbrauch) und adjazente Routensegmente durch ein Knoten-Kanten-Modell abbildet.
• Das Berechnen von schnellsten oder verbrauchsoptimierten Routen wird nach aktuellem Stand der Technik somit auf Grundlage von digitalen Straßenkarten unter Berücksichtigung der Befahrgeschwindigkeiten, der aktuellen Verkehrssituation und statistischen Informationen über die Nutzung des Straßennetzes sowie der Topographie und der damit verbundenen Kraftstoffverbräuche von Straßenelementen berechnet. Bei der Routenberechnung mit aktuellen Systemen wird allerdings ausschließlich eine Optimierung für das einzelne Fahrzeug / Fahrer nur unter Berücksichtigung des individuellen sowie eines einzigen Optimierungsziels durchgeführt. Trotz der Beachtung des aktuellen Verkehrs werden Umleitungen erst zu einem zu späten Zeitpunkt berechnet, an dem Staus oder Verkehrsstörungen bereits entstanden sind. Durch das Wegfallen des Fahrers als Entscheidungsträger in autonomen Fahrzeugen, würde das deterministische Handeln von autonomen Fahrzeugen, unter Verwendung aktueller Herangehensweisen beim Finden von schnellsten Routen, zu sehr vielen ähnlichen Routen und somit zur Überlastung bestimmter Streckenabschnitte, noch stärker als es heute bereits der Fall ist, führen.
• Vor diesem Hintergrund besteht die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe darin, eine Lastverteilung aller am Verkehr teilnehmenden Fahrzeuge sowohl nach Zeit als auch nach Raum auf das gesamte zur Verfügung stehende Straßennetz durchzuführen, sodass sowohl die Routen für die einzelnen Fahrzeuge im Sinne der Zeit und des Energieverbrauchs optimiert werden (im Folgenden als optimierte Route (OR) bezeichnet), als auch die Kapazitäten des Straßennetzes optimal ausgenutzt werden. Durch diese Vorgehensweise kann eine Reduktion des gesamten Energieverbrauchs sowie eine Stauvermeidung ermöglicht werden.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die weiteren Patentansprüche betreffen detailliertere Ausgestaltungen der Erfindung. Grundlage für die gewünschte Lastverteilung nach Zeit und Raum ist eine Abhängigkeit zwischen den Größen Verkehrsdichte (Anzahl Fahrzeuge pro Streckeneinheit, häufig Fz/km) und der Verkehrsgeschwindigkeit (durchschnittliche Geschwindigkeit der Fahrzeuge auf einer bestimmten Streckeneinheit, häufig km/h). Diese Abhängigkeit ist im Fundamentaldiagramm des Verkehrsflusses beschrieben, welches in Zeichnung 4 dargestellt ist. Dabei gilt, je mehr Fahrzeuge sich auf einem Straßenabschnitt befinden, desto geringer ist die mögliche Geschwindigkeit die von den Fahrzeugen gefahren werden kann. Ist man im Besitz der Verkehrsdichte für einen Straßenabschnitt, so kann man daraus die Verkehrsgeschwindigkeit ableiten und daraus wiederum die Befahrdauer, welche nach Patentanspruch 1 für die Berechnung der schnellsten Route verwendet werden kann. Dabei interessiert allerdings nicht mehr alleine die zeitlich aktuelle Verkehrsdichte, sondern die zukünftig erwartete Verkehrsdichte. Nur hierdurch können frühzeitig Straßen, denen eine Überlastung droht, sowie bereits überlastete Straßen erkannt und vermieden werden. Für eine Lastverteilung der Fahrzeuge ist es somit notwendig, dass die aktuelle und zukünftige Verkehrsdichte des gesamten Straßennetzes bekannt ist. Dies wird erfindungsgemäß durch die kontinuierliche Kommunikation der eigenen Route an andere Fahrzeuge ermöglicht. Nach Patentanspruch 1-g, besteht die Route eines Fahrzeugs aus vielen zeitlich aneinander gereihten Straßenelementen, welche wiederum jeweils einen Befahrzeitpunkt, Befahrdauer und eine Befahrrichtung besitzen. Ist ein Fahrzeug im Besitz von Routen anderer Fahrzeuge, so besitzt das Fahrzeug das Wissen, wie viele Fahrzeuge sich zu einem bestimmten Zeitpunkt auf einem Straßenelement befinden werden. Je mehr Routen anderer Fahrzeuge ein Fahrzeug besitzt, desto mehr Routen kann es wiederum an weitere Fahrzeuge weitergeben und umso detailliertere Informationen über die zukünftige Auslastung des Straßennetzes besitzt das Fahrzeug. Hierüber können für die Berechnung der eigenen Route die zukünftigen Geschwindigkeiten der Straßenelemente auf Grundlage der tatsächlichen, erwarteten Auslastung berücksichtigt werden. Zusätzlich kann, aufgrund der uhrzeitgenauen Speicherung der erwarteten Verkehrsdichte, durch das Verschieben des Befahrzeitpunktes für ein Straßenelement, ein Zeitpunkt ermittelt werden, welcher besser zum Befahren des Straßenelementes geeignet ist, da dort evtl. eine geringere Verkehrsdichte erwartet wird. Wird ein solcher Zeitpunkt gefunden, kann nach Patentanspruch 1–f die Geschwindigkeit des Fahrzeugs angepasst werden, um den optimalen Befahrzeitpunkt einzuhalten. Durch die uhrzeit- und straßenelementgenaue Speicherung der Verkehrsdichte, wird somit eine Verteilung der Fahrzeuge nach Raum und Zeit ermöglicht, was wiederum zur Stauvermeidung führt, weit bevor eine Verkehrsbehinderung durch Überlastung entsteht.
• Hauptkomponente des Routenplanungssytems nach den Patentansprüchen 1 bis 9, ist ein Steuergerät, welches in drei unterschiedlichen Varianten in ein Fahrzeug (S1), in eine globale Infrastruktureinheit (S2) und in eine lokale Infrastruktureinheit (S3) verbaut werden kann. Dabei bezeichnet eine globale Infrastruktureinheit eine zentrale Einheit, welche über das Internet von überall aus erreicht werden kann (z.B. Verkehrszentrale, Clouddienst) und als zentraler Speicher von Routen-, Fahrt- und Karteninformationen für Fahrzeuge dient. Eine globale Infrastruktureinheit stellt nach Patentanspruch 3-c und 3-d einen Kommunikationspartner für ein Fahrzeug oder eine lokale Infrastruktureinheit dar.
• Eine lokale Infrastruktureinheit bezeichnet eine stationäre, örtlich feste Einheit (z.B. Ampel, Verkehrsschild, Verkehrsbake), welche häufig als „road side unit“ (RSU) bezeichnet werden. Lokale Infrastruktureinheiten können sowohl Informationen von vorbeifahrenden Fahrzeugen aufnehmen, speichern und an andere Fahrzeuge weitergeben, als auch als Vermittlungseinheit zu einer globalen Infrastruktureinheit dienen. So kann ein Fahrzeug über eine intelligente Ampel eine Verbindung zum Internet und damit zu einer globalen Infrastruktureinheit, ähnlich dem heimischen WLAN - Router, herstellen. Dabei entspricht auch ein heimisches oder öffentliches WLAN einer lokalen Infrastruktureinheit. Im Unterschied zu einer globalen Infrastruktureinheit speichert eine lokale Infrastruktureinheit ausschließlich lokal relevante Informationen und ist nur innerhalb eines begrenzten lokalen Radius erreichbar. Eine Ampel in München wird somit keinerlei Informationen über die Verkehrslage in Berlin speichern. Ist das Steuergerät S3 in einer lokalen Infrastruktureinheit verbaut, so agiert diese als Teil des erfindungsgemäßen Routenplanungssystems nach Patentansprüchen 1 bis 9 und kann Informationen von globalen Infrastruktureinheiten lokal, für vorbeifahrende Fahrzeuge vorhalten, sowie Informationen von Fahrzeugen empfangen, lokal abspeichern und an globale Infrastruktureinheiten weiterleiten. Nach Patentanspruch 3-a, 3-e und 3-f ist eine lokale Infrastruktureinheit Kommunikationspartner für Fahrzeuge, für weitere lokale sowie globale Infrastruktureinheiten.
• Jeder der so zustande kommenden Kommunikationswege erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass Fahrzeuge für sie relevante Informationen über die Straßenauslastung bekommen, wobei bereits ein Kommunikationsweg ausreicht damit das Routenplanungssystem nach Patentansprüchen 1 bis 9 funktionsfähig ist. Jeder weitere Kommunikationsweg stellt somit eine Qualitätsverbesserung des Routenplanungssystems dar.
• In den Zeichnungen 1, 2 und 3 sind Ausführungsbeispiele der Steuergeräte eines erfindungsgemäßen Routenplanungssystems dargestellt, welche aufzeigen wie die Steuergeräte in einem Fahrzeug (Zeichnung 1), in einer globalen (Zeichnung 2) und in einer lokalen Infrastruktureinheit (Zeichnung 3) ausgeprägt und integriert sind. Außerdem zeigen die Zeichnungen 1, 2 und 3 welche zusätzlichen Komponenten eines Fahrzeugs, einer globalen und einer lokalen Infrastruktureinheit mit den Steuergeräten S1, S2 und S3 interagieren. Dabei wurden extern genutzte Komponenten für eine bessere Unterscheidung mit gestrichelten Linien dargestellt und die zu den Steuergeräten gehörenden Komponenten und somit Teil der Patentansprüche 1 bis 9 mit durchgängigen Linien versehen.
• Grundlage für die erwähnte Kommunikation ist eine, in allen Kommunikationspartnern verbaute Kommunikationseinheit (A1, B1 und C1). Diese unterscheiden sich in den benutzten Technologien. Dabei wird die Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und einer globalen Infrastruktureinheit, oder zwischen einer lokalen und einer globalen Infrastruktureinheit, durch die Car 2 Global Infrastructure-Einheit (C2GI) (A1.1, B1.1, C1.1) ermöglicht. Dies kann beispielweise über Mobilfunkverbindung oder eine WLAN Verbindung mit dem heimischen WLAN-Router geschehen. Die Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und einer lokalen Infrastruktureinheit oder zwischen zwei lokalen Infrastruktureinheiten wird durch die Car 2 Local Infrastructure-Einheit (C2LI) (A1.2, C1.2) ermöglicht. Die Car 2 Car-Einheit (C2C) (A1.3) wiederum ermöglicht eine direkte Kommunikation zwischen zwei Fahrzeugen.
• Patentschrift DE 102012222780 A1 beschreibt ein Verfahren zur Ad-Hoc Kommunikation eines Fahrzeugs mit anderen Fahrzeugen sowie mit der Verkehrsinfrastruktur. Dabei wird die Car 2 Car Kommunikation sowohl für die Kommunikation mit anderen Fahrzeugen als auch mit lokalen Infrastruktureinheiten verwendet. Für ein besseres Verständnis wird diese Ad-Hoc Kommunikation im vorliegenden Dokument auf die beiden bereits erwähnten Einheiten C2C (A1.3) und C2LI (A1.2, C1.2) aufgeteilt, diese sind aber als unabhängig von der tatsächlichen Technologie zu sehen.
• Weiterhin sei das Fahrzeugsteuer- und Lenksystem (A7) im Falle eines autonomen Fahrzeuges jene Einheit, welche das Fahrzeug aktiv durch den Verkehr steuert und im Falle eines personengesteuerten Fahrzeugs jene Einheit, welche für die Fahrerbenachrichtigung und Navigation zuständig ist. Dies kann einem handelsüblichen Navigationssystem oder je nach Fahrzeughersteller verschiedensten integrierten Geräten entsprechen.
• Ausführungsbeispiel:
• Zentrales Element des Routenplanungssystems nach den Patentansprüchen 1 bis 9, stellt ein personengesteuertes oder autonomes Fahrzeug handelsüblicher Art dar. Das Steuermodul S1 stellt dabei eine im Fahrzeug fest installierte Einheit dar, die nach Patentansprüchen 1 bis 9 dem Steuergerät für das Routenplanungssystem entspricht und damit zum Fahrzeug selbst gehört. Weiterhin besitzt das Steuergerät S1 bereits ab Werk aktuelle Karteninformationen (KI) welche in einer Digitalen Straßenkarten-Einheit (A8) gespeichert sind, sowie dynamische Straßeninformationen (DSI), welche in einem Speicher (A6) gesondert hinterlegt werden. Dabei beinhaltet die Digitale Straßenkarten-Einheit (A8), nach Patentanspruch 2, den für die Routenberechnung benötigten Straßengraphen, sowie statische Straßeninformationen, die insbesondere den baulichen Zustand des Straßennetzes wie z.B. Länge, Breite und Anzahl von Spuren usw. von Straßen beschreibt. Die Speichereinheit für dynamische Straßeninformationen (A6) beinhaltet nach Patentanspruch 7, dynamische und zeitabhängige Informationen zu jedem Straßenelement der Digitalen Straßenkarten-Einheit (A8), wie z.B. die durchschnittliche Befahrdauer (DBD), welche aus statistischen Verkehrsinformationen ermittelt wird, die aktuelle Befahrdauer (ABD), welche aus aktuellen Verkehrsinformationen ermittelt wird, sowie der zu erwartende Energieverbrauch (EEV). Diese dynamischen Straßeninformationen (DSI) werden nach Patentanspruch 8 von einer globalen Infrastruktureinheit unter Berücksichtigung verschiedener Größen aggregiert und in regelmäßigen Abständen nach Patentanspruch 9-e an Fahrzeuge übermittelt, die dann nach Patentanspruch 1 für die Routenberechnung verwendet werden.
• Die in den Patentansprüchen 1 bis 9 beschriebenen Vorgänge sind vollständig vor dem Fahrzeugnutzer verborgen, da sie keine Interaktion mit den Insassen benötigen. Einzige Ausnahme bildet der Beginn einer Fahrt, der mit einer audiovisuellen oder haptischen Interaktion des Fahrzeugnutzers mit dem Fahrzeug startet, bei der das anzusteuernde Ziel des Fahrzeugs sowie nach Patentanspruch 1-b die Präferenz der Optimierungsgrößen „Zeit“ und „Energieverbrauch“ konfiguriert wird. Die Präferenz stellt dabei einen Wert zwischen 0 und 100 % dar, wobei beide Optimierungsgrößen gegensätzlich angenommen werden und damit immer insgesamt 100% bilden. Als Optimierungsgrößen für die Routenberechnung gelten im weiteren Verlauf die Zeit und der Energieverbrauch.
• Nachdem das Fahrzeug gestartet wird und das Ziel sowie die Optimierungspräferenzen durch den Fahrer oder die Passagiere ausgewählt wurden, wird durch die zentrale Steuereinheit (A2) die Routenberechnungseinheit (A4) über den Auslöser (A) ausgelöst, woraufhin diese eine initiale optimierte Route (OR) und eine empfohlene Fahrgeschwindigkeit (EFG) nach Patentanspruch 1 zum gewählten Ziel, unter Berücksichtigung der Präferenz der Optimierungsgrößen, berechnet. Die optimierte Route (OR) und empfohlene Fahrgeschwindigkeit (EFG) wird immer dann von der zentralen Steuereinheit (A2) an das Fahrzeugsteuer- und Lenksystem (A7) übermittelt, wenn bestimmte Ereignisse eintreten, wie z.B. die Veränderungen der Route oder der empfohlenen Fahrgeschwindigkeit. Um die optimierte Route an den zu erwartenden Verkehr anzupassen, können über die Kommunikationseinheit (A1) bereits von Beginn an, nach Patentanspruch 3, Routen von anderen Fahrzeugen sowie lokalen oder globalen Infrastruktureinheiten bezogen werden. Zu Beginn einer Fahrt kann dies beispielsweise über eine globale Infrastruktureinheit geschehen, da sich das Fahrzeug hierdurch schnell eine große Menge von Informationen über ein weites geographisches Gebiet holen kann. Hierfür kann beispielsweise eine Mobilfunkverbindung oder das heimische WLAN, welches noch in Reichweite ist, genutzt werden (Zeichnung 5, X). Denkbar ist ebenfalls, dass das Fahrzeug über geplante Reisen vom Nutzer vorab z.B. über eine App oder durch selbständiges Auslesen des Terminkalenders informiert wird und hierdurch bereits vor der Fahrt aktuelle Routen anderer Fahrzeuge und dynamische Straßeninformationen (DSI) beziehen kann.
• Nach der initialen Routenberechnung setzt sich das Fahrzeug in Richtung Ziel in Bewegung. Dabei übermittelt das Fahrzeugsteuer- und Lenksystem (A7) kontinuierlich die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit (FG), die Fahrzeugposition (¹ Messbar über ein externes Ortungssystem wie z.B. das Global Positioning System (GPS), Glonass oder Galileo) (P) sowie den momentanen Energieverbrauch (MEVI) an die zentrale Steuereinheit (A2) welche das Fahrzeugsteuer- und Lenksystem (A7) wiederum kontinuierlich mit der empfohlenen Fahrgeschwindigkeit (EFG) und der aktuellen optimierten Route (OR) versorgt. Dabei werden nach Patentanspruch 1-a die Fahrzeuggeschwindigkeit (FG) und die Fahrzeugposition (P) für die Routenberechnung verwendet und der momentane Energieverbrauch (MEVI) sowie momentane Routeninformationen (MRI), welche der tatsächlich gefahrenen Route entsprechen und aus der vom Fahrzeugsteuer- und Lenksystem (A7) übermittelten Fahrzeugposition (P) aggregiert werden, nach Patentanspruch 9-d von der zentralen Steuereinheit (A2) kontinuierlich an den Fahrteninformationsspeicher (A9) übermittelt. Während der Fahrt zum Ziel kommuniziert das Fahrzeug nach Patenanspruch 3 über Kommunikationseinheit (A1) kontinuierlich mit anderen Fahrzeugen, mit lokalen Infrastruktureinheiten und mit globalen Infrastruktureinheiten. Dabei ist das Steuermodul S1 darauf ausgelegt, kontinuierlich aktuelle Routen anderer Verkehrsteilnehmer zu erhalten und abzuspeichern, um darauf basierend, während der Routenberechnung, eine Überbeanspruchung von Straßenelementen auf der eigenen Route frühzeitig zu erkennen und rechtzeitig zu vermeiden.
• Im Falle eines Informationsaustausches zwischen zwei Fahrzeugen nach Patentanspruch 3-a übernimmt ein Fahrzeug die Senderrolle und das jeweils andere die Empfängerrolle. Das Empfänger-Fahrzeug initiiert eine Anfrage an das Sender-Fahrzeug durch Übermittlung der eigenen Route als Filter-Route (FR). Das Fahrzeug in der Sendepflicht ermittelt daraufhin nach Anspruch 5-a über seine eigene Filtereinheit (A3) alle, der Filter-Route (FR) des Empfängers ähnlichen Routen. Die so gefilterten Routen (GFR) werden vom Sender-Fahrzeug in ein oder mehrere Datenpakete umgewandelt, die verschlüsselt und komprimiert an das Empfängerfahrzeug übermittelt werden (Zeichnung 5, VI). Das Empfänger-Fahrzeug speist nach Patentanspruch 9-a die empfangenen Routen (EFR) in die eigene Routen -Speicher und -Auswertungseinheit (A5) für die weitere Verwendung ein. Im Anschluss kann ein Rollentausch stattfinden, sodass das vorherige Empfänger-Fahrzeug nun Sender-Fahrzeug ist und umgekehrt.
• Während der Fahrt kann das Fahrzeug nicht nur Informationen mit anderen Fahrzeugen austauschen, sondern auch mit der in der Nähe befindlichen lokalen Infrastruktur. Typische Beispiele sind intelligente Ampeln oder Baken am Straßenrand, die das erfindungsgemäße Steuergerät S3 verbaut haben. Ist eine solche lokale Infrastruktureinheit in Reichweite kann das Fahrzeug eine Verbindung über die verbaute C2LI-Einheit (A1.2) der Kommunikationseinheit (A1) aufbauen. Stellt das Fahrzeug die Empfängerseite dar, so erfolgt ein Informationsaustausch analog zur beschriebenen Kommunikation mit einem Sender-Fahrzeug statt (Zeichnung 5, I). Für den Fall, dass die lokale Infrastruktureinheit die Empfängerseite darstellt (Zeichnung 5, V), so ermittelt das Fahrzeug nach Patentanspruch 5-b über die eigene Filtereinheit (A3) unter Berücksichtigung der Filter-Position (FP) der lokalen Infrastruktureinheit, gefilterte Routen (GFR), welche nach Aktualität (aktuelle Uhrzeit) und räumlicher Nähe zur lokalen Infrastruktureinheit gewählt werden. Die empfangenen Routen (EFR) werden daraufhin in die Routen -Speicher und -Auswertungseinheit (C4) der lokalen Infrastruktureinheit gespeichert, um diese wiederum an vorbeifahrende Fahrzeuge zu verteilen.
• Da lokale Infrastruktureinheiten nach Patentanspruch 3-d bis 3-f in regelmäßigen Abständen auch Informationen von anderen lokalen (Zeichnung 5, IV) oder von globalen Infrastruktureinheiten (Zeichnung 5, III) erhalten und lokal speichern können, liegt der Fokus des erfindungsgemäßen Routenplanungssystems auf einer direkten Kommunikation zwischen Fahrzeugen, sowie zwischen Fahrzeugen und lokalen Infrastruktureinheiten. Um ausreichend viele Informationen z.B. im Falle weniger anderer Fahrzeuge oder lokaler Infrastruktureinheiten zu gewährleisten, kann das Fahrzeug während der Fahrt, nach Patentanspruch 3-b, auch Routeninformationen direkt von einer globalen Infrastruktureinheit beziehen (Zeichnung 5, II). Im Falle der Kommunikation eines Fahrzeugs mit einer globalen Infrastruktureinheit über die verbaute C2GI- Einheit (A1.1) der Kommunikationseinheit (A1), werden die empfangenen Routen (EFR) vom Empfänger-Fahrzeug analog zur Kommunikation mit einem Fahrzeug in der lokalen Routen -Speicher und -Auswertungseinheit (A5) abgelegt, wobei die empfangenen Routen (EFR) nach Patentanspruch 5-d von der Filtereinheit (B3) der globalen Infrastruktureinheit gefiltert wurden. Stellt die globale Infrastruktureinheit die Empfängerseite dar (Zeichnung 5, VII), so werden die gespeicherten Routen (GR) auf Fahrzeugseite durch die Filtereinheit (A3) nach Aktualität gefiltert und an die globale Infrastruktureinheit übermittelt. Diese speichert die empfangenen Routen (EFR) wiederum in ihrem eigenen Routen-Speicher (B4).
• Zusätzlich zu den Routen, werden nach Patentanspruch 9-e und 9-g zwischen dem Fahrzeug und einer globalen Infrastruktureinheit auch die vom Fahrzeug gemessenen Fahrtinformationen (GFI), sowie die von der globalen Infrastruktureinheit aggregierten, dynamischen Straßeninformationen (DSI) ausgetauscht (Zeichnung 5, VIII). Bei der Ermittlung dieser dynamischen Straßeninformationen (DSI) werden von der Speicher- und Auswertungseinheit für Fahrteninformationen (B5) nach Patentanspruch 8, aktuelle und statistische Wetterbedingungen, die Topographie des Straßennetzes, statistische Informationen über die Auslastung des Straßennetzes, aktuelle Verkehrsinformationen, welche sowohl von allgemein zugänglichen Quellen als auch über die, in der Routen -Speicher und - Auswertungseinheit (B4) hinterlegten, Routen aggregiert werden, sowie gemessene Fahrteninformationen (GFI) der Fahrzeuge berücksichtigt.
• Da sich diese dynamischen Straßeninformationen (DSI) aufgrund der berücksichtigten Verkehrs- und Wetterlage verändern können, aber nicht so häufig ändern wie die verfolgte Route des Fahrzeugs, werden dynamische Straßeninformationen (DSI) nach Patentanspruch 9-e nur dann von einer globalen Infrastruktureinheit an das Fahrzeug übermittelt (Zeichnung 5, VIII), wenn sich diese geändert haben. Zusätzlich werden über die zentrale Steuereinheit (A2) die, vom Fahrzeugsteuer- und Lenksystem (A7) des Fahrzeugs empfangenen, momentanen Energieverbrauchsinformationen (MEVI) des Fahrzeugs sowie momentane Routeninformationen nach Anspruch 9-d kontinuierlich in den lokalen Fahrteninformationsspeicher (A9) gespeichert. Diese beiden Informationen werden nach Patentanspruch 9-g in regelmäßigen Intervallen, beispielsweise nach Beendigung einer Fahrt als gemessene Fahrteninformationen (GFI) an die globale Infrastruktureinheit übermittelt (Zeichnung 5, VIII), wo die Informationen fahrzeugspezifisch hinterlegt werden und als Grundlage für die kontinuierliche Verbesserung der dynamischen Straßeninformationen dienen. Gleiches gilt auch für aktualisierte Karteninformationen (AK), welche laut Patentanspruch 9-i von der globalen Infrastruktureinheit immer dann an ein Fahrzeug gesendet werden, wenn diese aktualisiert wurden (Zeichnung 5, IX). Dabei werden die Karteninformationen aus der Digitalen-Straßenkarteneinheit (B7) von allgemein zugänglichen Quellen bezogen. Eine globale Infrastruktureinheit stellt somit eine zentrale Einheit dar, welche hauptsächlich für das Bereitstellen von Karten- und dynamischen Straßeninformationen genutzt wird und Routeninformationen nur in wenigen definierten Fällen direkt an Fahrzeuge sendet.
• Neben der Kommunikation wird über die zentrale Steuereinheit (A2) in regelmäßigen Intervallen oder beim Auftreten bestimmter Ereignisse, die Routenberechnungseinheit (A4) über den Auslöser (A) angesteuert, wodurch die Routenberechnungseinheit (A4) die Routenberechnung startet, um die aktuelle optimierte Route (OR) und empfohlene Fahrgeschwindigkeit (EFG) an die aktualisierten Informationen anzupassen. Im Falle einer Änderung der optimierten Route (OR) oder der empfohlenen Fahrgeschwindigkeit (EFG), werden diese nach Patentanspruch 1 an das Fahrzeugsteuer- und Lenksystem (A7) übermittelt.
• Auf dem Weg zum Ziel steuert ein Fahrer oder, im Falle eines autonomen Fahrzeugs das Fahrzeugsteuer- und Lenksystem (A7) das Fahrzeug derart, dass die Abfahrreihenfolge der einzelnen Straßensegmente der optimierten Route (OR) mit der jeweiligen empfohlenen Fahrgeschwindigkeit (EFG) zum entsprechenden Zeitpunkt befahren werden. Bis zum Erreichen des Ziels empfängt und verteilt das Fahrzeug eigene und von anderen Verkehrsteilnehmern erhaltene Routen an möglichst viele Kommunikationsendpunkte, wie andere (autonome oder personengesteuerte) Fahrzeuge, Ampeln, Baken, Verkehrsserver oder künftige elektronische Infrastrukturen, die das erfindungsgemäße Steuermodul S1, S2 oder S3 verbaut haben. Dabei wird die optimierte Route (OR) in regelmäßigen Intervallen neu berechnet, selbst für den Fall, dass keine Kommunikation stattfindet, wenn keine Kommunikationspartner vorhanden sind oder keine Kommunikation möglich ist. In diesem Fall beruht die optimierte Route nach Patentansprüchen 2-b und 2-e ausschließlich auf den Informationen der Digitalen Straßenkarten- Einheit (A8) und den lokal gespeicherten dynamischen Straßeninformationen (DSI) aus Speichereinheit A6. Eine Routenberechnung ist somit in allen Fällen möglich.
• Verwendet durch viele Fahrzeuge, kann dieses Verhalten eine Stauvermeidung hervorrufen, da die Fahrzeuge Strecken mit einem erwarteten hohen Verkehrsaufkommen von vornherein meiden. Gleichermaßen kann dieses Vorgehen zu einer Energieeinsparung und damit zu einer deutlichen Reduktion der Umweltbelastung führen. Dabei entscheidet jeder Fahrer oder Passagier selbst, ob für ihn der Energieverbrauch oder das möglichst schnelle Erreichen des Ziels wichtiger ist. In beiden Fällen profitiert er von anderen Fahrzeugen und leistet durch sein Fahrzeug ebenfalls einen Beitrag durch Bereitstellen von Routen- und Verbrauchsinformationen.

Claims (9)

1. Steuergerät für ein Routenplanungssystem zur Findung von optimierten Routen für personengesteuerte und autonome Fahrzeuge handelsüblicher Art, bei dem eine Routenberechnungseinheit (A4) eine optimierte Route (OR) sowie eine empfohlene Fahrgeschwindigkeit (EFG) als Eingangsgröße für das Fahrzeugsteuer- und Lenksystem (A7) liefert, das seinerseits wiederum die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit (FG), Fahrzeugposition (P) und die momentanen Energieverbrauchsinformationen (MEVI) an die zentrale Steuereinheit (A2) liefert. Dabei ist die Routenberechnungseinheit (A4) eines Fahrzeugs dadurch gekennzeichnet, dass a) diese in Abhängigkeit der aktuellen Fahrzeugposition (P), der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit (FG), dynamischer Straßeninformationen (DSI), der erwarteten optimalen Befahrdauer (EOBD) sowie eines optimalen Befahrzeitpunktes (OBZ) relevanter Straßenelemente des Straßennetzes eine optimierte Route (OR) und eine empfohlene Fahrgeschwindigkeit (EFG) bildet, b) diese zum Finden einer optimierten Route (OR), für jedes relevante Straßenelement anhand der durchschnittlichen Befahrdauer (DBD), der aktuellen Befahrdauer (ABD), der erwarteten optimalen Befahrdauer (EOBD) sowie des erwarteten Energieverbrauchs (EEV), eine Bewertung durchführt. Dabei fließen die Größen DBD, ABD und EOBD, welche für eine Optimierung nach Zeit verwendet werden und der erwartete Energieverbrauch (EEV), welcher für eine Optimierung nach Energieverbrauch benötigt wird, mit jeweils einer festgelegten Gewichtung in die Bewertung ein, c) diese die für die Routenberechnung berücksichtigte durchschnittliche Befahrdauer (DBD), die aktuelle Befahrdauer (ABD) und den erwarteten Energieverbrauch (EEV) als dynamische Straßeninformationen (DSI) aus der Speichereinheit für dynamische Straßeninformationen (A6) unter Angabe einer Straßenelementidentifikationsnummer (SID), einer Befahrrichtung (BR) und einem erwarteten Befahrzeitpunkt (EBZ) ermittelt. Die durchschnittliche Befahrdauer (DBD) wird dabei aus statistischen Verkehrsinformationen und die aktuelle Befahrdauer (ABD) aus aktuellen Verkehrsinformationen uhrzeitgenau ermittelt. Beide Größen beschreiben die Dauer in Sekunden, welche benötigt wird um das Straßenelement zu einem bestimmten Zeitpunkt zu befahren. Der erwartete Energieverbrauch (EEV) beschreibt den Energieverbrauch des Fahrzeugs in Watt, unabhängig vom verwendeten Treibstoff, welcher zum angegebenen Zeitpunkt auf dem Straßenelement erwartet wird, d) diese die für die Routenberechnung berücksichtigte erwartete optimale Befahrdauer (EOBD) in Sekunden, aus der Routen-Speicher und -Auswertungseinheit (A5) unter Angabe der Eigenschaften Straßenelementidentifikationsnummer (SID), Befahrrichtung (BR), minimales Zeitfenster (MZF) und erwarteter Befahrzeitpunkt (EBZ) abruft, e) diese mittels folgender Formel eine Gewichtung aus den Optimierungsgrößen ermittelt: $$\begin{array}{l}\text{a*Dauer}+\text{b*Energieverbrauch}\\ \text{mit a}=\left[\mathrm{0..1}\right],\text{ b}=\left(1-\text{a}\right)\end{array}$$

   

   Dabei entspricht a der gewählten Präferenz für eine schnellste Route und b der gewählten Präferenz für eine energieeffiziente Route. Die Dauer wird aus der durchschnittlichen Befahrdauer DBD, der aktuellen Befahrdauer ABD und der erwarteten optimalen Befahrdauer EOBD mittels folgender Gleichung ermittelt: $$Dauer=\{\begin{array}{c}DBD,fallsABDundEOBD=0odernichtvorhanden\\ Max\left(ABD,EOBD\right),fallsABDundEOBDvorhandenund\ne 0\end{array}$$

   

   Für den Fall, dass für ein Straßenelement keine ABD und EOBD vorhanden ist oder diese gleich 0 sind, wird die DBD als Dauer verwendet, da diese immer vorhanden ist. Ist für das Straßenelement zu dem entsprechenden Zeitpunkt eine ABD oder/und eine EOBD verfügbar, so entspricht die Dauer der schlechteren der beiden Größen zum gewählten Zeitpunkt. Der Energieverbrauch entspricht dem erwarteten Energieverbrauch (EEV), f) diese eine empfohlene Fahrgeschwindigkeit dadurch ermittelt, indem die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit (FG) so stark erhöht oder reduziert wird, dass der optimale Befahrzeitpunkt (OBZ) eines Straßenelementes, welcher von der Routen-Speicher und - Auswertungseinheit (A5) zurückgeliefert wird, eingehalten werden kann. Dabei wird die Geschwindigkeit nur innerhalb gesetzlicher, technischer und sicherheitsrelevanter Grenzen erhöht oder reduziert. Ist das Erreichen des optimalen Befahrzeitpunktes nicht möglich, so wird für die Gewichtung als erwartete optimale Befahrdauer (EOBD) die erwartete Befahrdauer (EBD) verwendet, welche jener Befahrdauer entspricht die zum erwarteten Befahrzeitpunkt (EBZ) angenommen wird, g) diese eine optimierte Route liefert, welche die Eigenschaften Befahrdauer und Versionsnummer sowie eine Liste von Straßenelementen, welche die zu befahrende Route darstellen, beinhaltet. Jedes dieser Straßenelemente als Teil der Route beinhaltet wiederum die Eigenschaften Identifikationsnummer, Befahrzeitpunkt, Befahrdauer und Befahrrichtung, h) diese die für sämtliche Berechnungen benötigten statischen Informationen über Straßenelemente aus einer Digitalen Straßenkarten-Einheit (A8) in Form von Karteninformationen (KI) abruft, i) diese den optimalen Befahrzeitpunkt (OBZ), aufgrund der uhrzeit- und straßenelementgenauen Speicherung der erwarteten Verkehrsdichte (VD), durch das Verschieben des Befahrzeitpunktes auf einen Zeitpunkt, welcher durch eine geringere erwartete Verkehrsdichte (VD) besser zum Befahren eines Straßenelementes geeignet ist, ermittelt. Die Ermittlung der Verkehrsdichte (VD) wird dabei durch Kommunikation der eigenen Route des Fahrzeugs an andere Fahrzeuge und Empfangen von Routen anderer Fahrzeuge durch das Fahrzeug ermöglicht, j) diese die erwartete optimale Befahrdauer (EOBD) durch Ableiten der Verkehrsgeschwindigkeit aus der erwarteten Verkehrsdichte (VD) zum optimalen Befahrzeitpunkt (OBZ) eines Straßenelementes ermittelt.
2. Steuergerät für ein Routenplanungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Digitale Straßenkarten-Einheit (A8), eine Straßenkarte in Form eines Graphen mit Knoten und Kanten, welcher statische Informationen des Straßennetzes beinhaltet, speichert. Dabei werden sowohl bauliche Informationen wie z.B. Länge, Breite, Anzahl von Spuren der Straßenelemente gespeichert, als auch die Verknüpfung der Straßenelemente. Die Digitale Straßenkarten- Einheit (A8) beinhaltet somit sämtliche Grundinformationen über das Straßennetz, welche für eine Routenberechnung notwendig sind.
3. Steuergerät für ein Routenplanungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 2, bei dem die Kommunikationseinheiten (A1, B1, C1) eines Fahrzeugs, einer lokalen und einer globalen Infrastruktureinheit dadurch gekennzeichnet sind, dass a) ein Fahrzeug kontinuierlich über die C2C-Einheit (A1.3) mit anderen Fahrzeugen und über die C2LI-Einheit (A1.2) mit lokalen Infrastruktureinheiten, welche sich in Reichweite befinden, kommuniziert und dabei gefilterte Routen (GFR) an diese sendet und die von diesen empfangenen Routen (EFR) verarbeitet, b) ein Fahrzeug bei Bedarf über die C2GI-Einheit (A1.1) mit globalen Infrastruktureinheiten kommuniziert und dabei gefilterte Routen (GFR) sowie gemessene Fahrteninformationen (GFI) sendet und empfangene Routen (EFR), dynamische Straßeninformationen (DSI) und aktualisierte Karteninformationen (AK) empfängt und verarbeitet, c) eine globale Infrastruktureinheit bei Bedarf, über die C2GI-Einheit (B1.1) mit Fahrzeugen kommuniziert und dabei empfangene Routen (EFR) verarbeitet und gefilterte Routen (GFR), dynamische Straßeninformationen (DSI) und aktualisierte Karteninformationen (AK) sendet. Dabei werden die dynamischen Straßeninformationen (DSI) und aktualisierte Karteninformationen (AK) immer dann an ein Fahrzeug gesendet, wenn diese aktualisiert wurden und beinhalten nur die Änderungen, d) eine globale Infrastruktureinheit in einem regelmäßigen, durch einen Zeitgeber definierten Intervall über die C2GI-Einheit (B1.1) mit lokalen Infrastruktureinheiten kommuniziert und dabei empfangene Routen (EFR) verarbeitet und gefilterte Routen (GFR) sendet, e) eine lokale Infrastruktureinheit in einem regelmäßigen, durch einen Zeitgeber definierten Intervall über die C2LI-Einheit (C1.2) mit anderen, in Reichweite befindlichen lokalen Infrastruktureinheiten kommuniziert und dabei gefilterte Routen (GFR) sendet und empfangene Routen (EFR) verarbeitet, f) eine lokale Infrastruktureinheit in einem regelmäßigen, durch einen Zeitgeber definierten Intervall über die C2GI-Einheit (C1.1) mit globalen Infrastruktureinheiten kommuniziert und dabei gefilterte Routen (GFR) sendet und empfangene Routen (EFR) verarbeitet.
4. Steuergerät für ein Routenplanungssystem nach Patentanspruch 3, bei dem die über die Kommunikationseinheit eines Fahrzeugs (A1), einer globalen Infrastruktureinheit (B1) oder einer lokalen Infrastruktureinheit (C1) empfangenen Routen (EFR) eine Liste von Routen anderer Fahrzeuge beinhalten, wobei zu jeder Route die zusätzlichen Eigenschaften Fahrzeugidentifikationsnummer und Fahrzeugposition übermittelt werden.
5. Steuergerät für ein Routenplanungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 4, bei dem die Filtereinheiten (A3, B3, C3) eines Fahrzeugs, einer lokalen und einer globalen Infrastruktureinheit dadurch gekennzeichnet sind, dass a) bei einer Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und einem anderen Fahrzeug, die Filtereinheit A3 des sendenden Fahrzeugs eine Filterung der zu sendenden Informationen in Form der, in der Routen-Speicher und -Auswertungseinheit (A5) gespeicherten, Routen (GR) derart vornimmt, dass die gefilterten Routen (GFR) den 3 Faktoren „Zeit“, „Lokalität“ und „Richtung“ entsprechen. Es werden somit nur solche Routen an ein empfangendes Fahrzeug gesendet, welche in der Zeit, in ihrer Örtlichkeit und der Richtung des Ziels Ähnlichkeiten mit der Filter-Route (FR) aufweisen. Dabei entspricht die Filter-Route (FR) der verfolgten Route des empfangenden Fahrzeugs und wird bei Verbindungsaufbau aus der zentralen Steuereinheit (A2) des empfangenden Fahrzeugs an das sendende Fahrzeug übermittelt, b) bei einer Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und einer lokalen Infrastruktureinheit, die Filtereinheit A3 des sendenden Fahrzeugs eine Filterung der zu sendenden Informationen in Form der, in der Routen-Speicher und -Auswertungseinheit (A5) gespeicherten, Routen (GR) derart vornimmt, dass die gefilterten Routen (GFR) den 2 Faktoren „Zeit“ und „Lokalität“ entsprechen. Es werden somit nur solche Routen an eine empfangende lokale Infrastruktureinheit gesendet, welche zeitlich aktuell sind und sich in der Nähe zur Filter-Position (FP) befinden. Dabei entspricht die Filter-Position (FP) der Position der lokalen Infrastruktureinheit und wird bei Verbindungsaufbau an das sendende Fahrzeug übermittelt, c) bei einer Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und einer globalen Infrastruktureinheit, die Filtereinheit A3 des sendenden Fahrzeugs eine Filterung der zu sendenden Informationen in Form der, in der Routen-Speicher und -Auswertungseinheit (A5) gespeicherten, Routen derart vornimmt, dass die gefilterten Routen (GFR) dem Faktor „Zeit“ entsprechen. Es werden somit nur solche Routen an eine empfangende globale Infrastruktureinheit gesendet, welche zeitlich aktuell sind, d) bei einer Kommunikation zwischen einer globalen Infrastruktureinheit und einem Fahrzeug, die Filtereinheit B3 der sendenden globalen Infrastruktureinheit eine Filterung der zu sendenden Informationen in Form der, in der Routen-Speicher und - Auswertungseinheit (B4) gespeicherten, Routen (GR) derart vornimmt, dass die gefilterten Routen (GFR) den 3 Faktoren „Zeit“, „Lokalität“ und „Richtung“ entsprechen. Es werden somit nur solche Routen an ein empfangendes Fahrzeug gesendet, welche in der Zeit, in ihrer Örtlichkeit und der Richtung des Ziels Ähnlichkeiten mit der Filter-Route (FR) aufweisen. Dabei entspricht die Filter-Route (FR) der verfolgten Route des empfangenden Fahrzeugs und wird bei Verbindungsaufbau an die globale Infrastruktureinheit übermittelt, e) bei einer Kommunikation zwischen einer globalen Infrastruktureinheit und einer lokalen Infrastruktureinheit, die Filtereinheit B3 der sendenden globalen Infrastruktureinheit eine Filterung der zu sendenden Informationen in Form der, in der Routen-Speicher und -Auswertungseinheit (B4) gespeicherten, Routen (GR) derart vornimmt, dass die gefilterten Routen (GFR) den 2 Faktoren „Zeit“ und „Lokalität“ entsprechen. Es werden somit nur solche Routen an eine empfangende lokale Infrastruktureinheit gesendet, welche zeitlich aktuell sind und sich in der Nähe zur Filter-Position (FP) befinden. Dabei entspricht die Filter-Position (FP) der Position der lokalen Infrastruktureinheit und wird bei Verbindungsaufbau an die globale Infrastruktureinheit übermittelt, f) bei einer Kommunikation zwischen einer lokalen Infrastruktureinheit und einem Fahrzeug, die Filtereinheit C3 der sendenden lokalen Infrastruktureinheit eine Filterung der zu sendenden Informationen in Form von der, in der Routen-Speicher und - Auswertungseinheit (C4) gespeicherten, Routen derart vornimmt, dass diese den 3 Faktoren „Zeit“, „Lokalität“ und „Richtung“ entsprechen. Es werden somit nur solche Routen an ein empfangendes Fahrzeug gesendet, welche in der Zeit in ihrer Örtlichkeit und der Richtung des Ziels Ähnlichkeiten mit der Filter-Route (FR) aufweisen. Dabei entspricht die Filter-Route (FR) der verfolgten Route des empfangenden Fahrzeugs und wird bei Verbindungsaufbau an die sendende lokale Infrastruktureinheit übermittelt, g) bei einer Kommunikation zwischen einer lokalen Infrastruktureinheit und einer anderen lokalen Infrastruktureinheit, die Filtereinheit C3 der sendenden lokalen Infrastruktureinheit eine Filterung der zu sendenden Informationen in Form der, in der Routen-Speicher und -Auswertungseinheit (C4) Routen derart vornimmt, dass diese den 2 Faktoren „Zeit“ und „Lokalität“ entsprechen. Es werden somit nur solche Routen an eine empfangende lokale Infrastruktureinheit gesendet, welche eine Aktualität bezogen auf den aktuellen Zeitpunkt und eine Ähnlichkeit in ihrer Örtlichkeit mit der Filter-Position (FP) der empfangenden lokalen Infrastruktur aufweisen. Dabei entspricht die Filter-Position (FP) der Position der empfangenden lokalen Infrastruktur und wird bei Verbindungsaufbau an die sendende lokale Infrastruktureinheit übermittelt, h) bei einer Kommunikation zwischen einer lokalen Infrastruktureinheit und einer globalen Infrastruktureinheit, die Filtereinheit C3 der sendenden lokalen Infrastruktureinheit eine Filterung der zu sendenden Informationen in Form der, in der Routen -Speicher und - Auswertungseinheit (C4) Routen derart vorgenommen wird, dass die gefilterten Routen (GFR) dem Faktor „Zeit“ entsprechen. Es werden somit nur solche Routen an eine empfangende globale Infrastruktureinheit gesendet, welche zeitlich aktuell sind.
6. Steuergerät für ein Routenplanungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 5, bei dem ein Fahrteninformationsspeicher (A9) sowohl die momentanen Energieverbrauchsinformationen (MEVI), als auch die momentanen Routeninformationen (MRI) des Fahrzeugs von der zentralen Steuereinheit (A2) während der Fahrt empfängt und speichert.
7. Steuergerät für ein Routenplanungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 6, bei dem eine Speichereinheit für dynamische Straßeninformationen (A6) zeitgenau aufgelöste, dynamische Straßeninformationen (DSI) zu den Straßenelementen der digitalen Straßenkarte wie die durchschnittliche Befahrdauer (DBD) die aktuelle Befahrdauer (ABD) und den erwarteten Energieverbrauch (EEV) speichert.
8. Steuergerät für ein Routenplanungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 7, bei dem eine Speicher- und Auswertungseinheit für Fahrteninformationen (B5) anhand der gemessenen, fahrzeugspezifischen Fahrteninformationen (GFI), aktueller Wetterdaten (AW), Verkehrsinformationen (VI), Karteninformationen (KI) sowie der gespeicherten Routen (GR) für jedes Straßenelement kontinuierlich zeitgenau aufgelöste, dynamische Straßeninformationen (DSI) ermittelt und abspeichert. Dabei werden die aktuellen Wetterdaten (AW), die Verkehrsinformationen (VI) sowie die Karteninformationen (KI) von externen, allgemein zugänglichen Quellen bezogen.
9. Steuergerät für ein Routenplanungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 8, bei dem die zentralen Steuereinheiten (A2, B2, C2) eines Fahrzeugs, einer lokalen und einer globalen Infrastruktureinheit dadurch gekennzeichnet sind, dass a) diese die empfangenen Routen (EFR) an die jeweilige Routen -Speicher und - Auswertungseinheit (A5, B4, C4) weiterleiten, b) diese die Filtereinheiten (A3, B3, C3) immer dann ansteuern, wenn eine Kommunikation über die Kommunikationseinheiten (A1, B1, C1), mit dem Ziel Routen zu senden, zu Stande kommt, c) diese, verbaut in einem Fahrzeug (A2), die Routenberechnungseinheit (A4) in einem regelmäßigen, von einem Zeitgeber definierten Intervall, oder beim Auftreten von bestimmten Ereignissen wie z.B. das Annähern an eine Kreuzung oder im Falle von neuen empfangenen Routen (EFR), über den Auslöser (A) ansteuert und damit eine Routenberechnung nach Anspruch 1 startet, d) diese, verbaut in einem Fahrzeug (A2), die vom Fahrzeugsteuer- und Lenksystem (A7) kontinuierlich erhaltenen momentanen Energieverbrauchsinformationen (MEVI) sowie die momentanen Routeninformationen (MRI), welche aus der vom Fahrzeugsteuer- und Lenksystem (A7) erhaltenen Fahrzeugposition aggregiert werden, an den Fahrteninformationsspeicher (A9) übermittelt, e) diese, verbaut in einer globalen Infrastruktureinheit (B2), die in der Speicher- und Auswertungseinheit für Fahrteninformationen (B5) gespeicherten, dynamischen Straßeninformationen (DSI) immer dann an ein Fahrzeug sendet, wenn sich diese geändert haben. Die übermittelten dynamischen Straßeninformationen (DSI) beinhalten dabei nur die Änderungen, f) diese, verbaut in einem Fahrzeug (A2), die über Kommunikationseinheit (A1) empfangenen dynamischen Straßeninformationen (DSI) an die Speichereinheit für dynamische Straßeninformationen (A6) übermittelt, g) diese, verbaut in einem Fahrzeug (A2), in regelmäßigen Intervallen die gemessenen Fahrteninformationen (GFI) des Fahrzeugs vom Fahrteninformationsspeicher (A9) abruft und über Kommunikationseinheit (A1) an eine globale Infrastruktureinheit übermittelt, h) diese, verbaut in einer globalen Infrastruktureinheit die gemessenen Fahrteninformationen (GFI) an die Speicher- und Auswertungseinheit für Fahrteninformationen (B5) immer dann übermittelt, wenn diese über die Kommunikationseinheit (B1) empfangen werden, i) diese, verbaut in einer globalen Infrastruktureinheit (B2), immer dann aktualisierte Karteninformationen (AK) über die Kommunikationseinheit (B1) an ein Fahrzeug sendet, wenn sich die Karteninformationen geändert haben. Dabei entsprechen die aktualisierten Karteninformationen (AK) nur den Änderungen, j) diese, verbaut in einem Fahrzeug (A2) die über die Kommunikationseinheit (A1) empfangenen, aktualisierten Karteninformationen (AK) an die Digitale Straßenkarten-Einheit (A8) übermittelt, wo sie für die weitere Verwendung gespeichert werden.

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