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Die Erfindung betrifft die Bewertung einer Routenbestimmung. Insbesondere betrifft die Erfindung die Bestimmung einer Qualität, mit der eine erste Route auf der Basis einer zweiten Route bestimmt werden kann.
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Ein Fahrzeug umfasst ein Navigationssystem, das dazu eingerichtet ist, einen Fahrer bei der Führung des Fahrzeugs von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt zu unterstützen. Zusätzlich kann ein Interaktionssystem an Bord des Fahrzeugs vorgesehen sein, wobei das Interaktionssystem vom Fahrer dazu verwendet werden kann, einen Zielpunkt für eine Routenführung vorzugeben.
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Das Navigationssystem und das Interaktionssystem können auf unterschiedlichen geographischen Karten arbeiten. Beispielsweise können die Karten unterschiedlich genau oder unterschiedlich aktuell sein. Außerdem können Abweichungen der Karten zur Wirklichkeit unterschiedlich sein.
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Zur Bestimmung einer ersten Route, die bezüglich einer ersten Karte definiert ist, auf der Basis einer zweiten Route, die bezüglich einer zweiten Karte definiert ist, kann ein Verfahren verwendet werden, das an Bord des Fahrzeugs ausgeführt werden kann. Sollte die Bestimmung fehlschlagen, so können einem Fahrer des Fahrzeugs Informationen bereitgestellt werden, die sich nicht auf die tatsächlich befahrene Strecke beziehen. Der Fahrer kann dadurch verunsichert oder fehlgeleitet werden. Bevor das Verfahren im Fahrzeug angewandt wird, ist daher sicherzustellen, dass das Verfahren eine vorbestimmte Bestimmungsqualität erreicht.
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Eine der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Bestimmung einer ersten Route auf einer ersten Karte bezüglich einer zweiten Route auf einer zweiten Karte zu bewerten. Die Erfindung löst die Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
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Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Bewerten einer Routenbestimmung Schritte des Bestimmens einer ersten Route auf einer ersten Karte auf der Basis einer zweiten Route auf einer zweiten Karte; des Bestimmens von Abschnitten einer der Routen, wobei ein bestimmter Abschnitt über seinen gesamten Verlauf von einem korrespondierenden Abschnitt der jeweils anderen Route weiter entfernt ist als eine erste vorbestimmte Distanz; des Bestimmens von Längen der Abschnitte; und des Bestimmens eines Verhältnisses einer Summe der bestimmten Längen zu einer Länge der Route.
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Das Verfahren erlaubt einen Nachweis, ob die durchgeführte Routenbestimmung eine vorbestimmte Qualität erreicht oder nicht. Das Verfahren kann mit einer Vielzahl zweiter Routen durchgeführt werden, sodass das Verfahren bezüglich seiner Bestimmungsqualität untersucht werden kann.
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Bevorzugt repräsentieren die Routen jeweils Straßen mit einer vorbestimmten Mindestbreite, wobei die erste vorbestimmte Distanz wenigstens der doppelten Mindestbreite entspricht. Beispielsweise kann in Europa davon ausgegangen werden, dass eine Straße wenigstens eine Fahrspur umfasst und dass eine Fahrspur nicht schmaler als ca. 2,5 m ist. Die erste vorbestimmte Distanz kann auf ca. 5 m gesetzt werden. Sollten sich die Routen auf verschiedene Straßen beziehen, so weisen die Routen einen Abstand von wenigstens ca. 5 m zueinander auf, auch wenn die Straßen sehr dicht beieinander liegen. Umgekehrt können Routen, die einen Abstand von weniger als ca. 5 m zueinander aufweisen, sich nicht auf unterschiedliche Straßen beziehen. Es wurde erkannt, dass eine Bewegungstoleranz des Fahrzeugs zwischen den Routen kleiner als die erste vorbestimmte Distanz ist. Die erste Distanz kann auch etwas größer gewählt werden, um größere Abweichungen zwischen den Karten zuzulassen.
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In einer weiter bevorzugten Ausführungsform werden Längen der Abschnitte vor dem Bestimmen der Summe jeweils auf eine zweite vorbestimmte Distanz beschränkt. Dadurch kann reflektiert werden, dass die Bestimmung der ersten Route, wenn sie an Bord eines Fahrzeugs ausgeführt wird, mittels eines Verfahrens abgesichert sein kann, das eine Fehlbestimmung erkennt.
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Das Bestimmen der ersten Route auf der Basis der zweiten Route kann zur Durchführung an Bord eines Fahrzeugs eingerichtet sein, wobei eine Fehlbestimmung der ersten Route während einer Fahrt des Fahrzeugs über die vorbestimmte zweite Distanz erkannt werden kann. Die Fehlbestimmung kann insbesondere mittels eines Positionsschätzers bestimmt werden, der beispielsweise auf der Basis einer absolut bestimmten Position und/oder einer relativ bestimmten Position des Fahrzeugs arbeitet. Die absolute Position kann mittels eines Empfängers eines satellitengestützten Navigationssystems bestimmt werden. Die relative Position kann auf der Basis einer bestimmten Bewegung des Fahrzeugs bestimmt werden, beispielsweise auf der Basis von Drehzahlen von Rädern, Kamerabildern eines Umfelds oder Messungen eines Inertialsystems. Eine Fehlbestimmung kann vorliegen, wenn eine erste geschätzte Position, die auf der ersten Karte arbeitet, mehr als vorbestimmt von einer zweiten geschätzten Position, die auf der zweiten Karte arbeitet, abweicht. Die Fehlbestimmung kann insbesondere bestimmt werden, wenn die Positionen um mehr als die erste vorbestimmte Distanz voneinander abweichen. Damit kann das gleiche Kriterium für eine Fehlbestimmung verwendet werden wie bei der Bewertung des Bestimmungsverfahrens für die erste Route. Weiter bevorzugt kann die Fehlbestimmung erkannt werden, wenn die bestimmten Positionen über die zweite vorbestimmte Distanz hinweg um mehr als die erste vorbestimmte Distanz voneinander abweichen. Die zweite vorbestimmte Distanz beträgt in einer üblichen Ausführungsform ca. 100 m.
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So kann bei der Bewertung der Routenbestimmung ein Sicherheitsmechanismus berücksichtigt werden, der im realen Einsatz der Routenbestimmung einen Bestimmungsfehler begrenzen kann. In unterschiedlichen Ausführungsformen kann der über die zweite Distanz hinausgehende Teil des Abschnitts als Fehler verworfen werden, oder es kann an der Stelle der zweiten Distanz eine Neubestimmung der zweiten Route erfolgen, um das Bewertungsverfahren fortführen zu können.
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Das Verfahren kann dazu eingesetzt werden, in einer Vielzahl zweiter Routen solche zu finden, auf deren Basis die Bestimmung der ersten Route problematisch ist. Insbesondere kann eine Vielzahl zweiter Routen vorliegen; wobei den zweiten Routen Metainformationen zugeordnet sind; und wobei die zweite Route auf der Basis der Metainformationen ausgewählt wird. Beispielhafte Metainformationen umfassen ein Datum, einen Wochentag, eine Uhrzeit, einen Ort, ein Land, eine Streckenlänge einer Route, eine Auflösung oder eine Version einer zu Grunde liegenden zweiten Karte.
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Bevorzugt wird eine Warnung ausgegeben, falls das bestimmte Verhältnis einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Bei Prüfen der Bestimmung bezüglich mehrerer zweiter Routen kann eine Warnung ausgegeben werden, falls einer oder eine vorbestimmte Anzahl Verhältnisse den Schwellenwert überschreitet. Bestimmte Verhältnisse können auch in eine gemeinsame Kennzahl abgebildet werden und die Warnung kann ausgegeben werden, falls die bestimmte Kennzahl den Schwellenwert übersteigt.
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Mehrere bestimmte Verhältnisse können auch auf andere Weise ausgegeben werden, beispielsweise in Form eines Histogramms. In einer weiteren Ausführungsform werden Verhältnisse für eine Vielzahl zweiter Routen bestimmt und ferner ein Anteil der Verhältnisse bestimmt wird, die über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt.
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Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Bewertung einer Routenbestimmung dazu eingerichtet, ein hierin beschriebenes Verfahren durchzuführen. Die Vorrichtung kann eine Verarbeitungseinrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, ein hierin beschriebenes Verfahren ganz oder teilweise auszuführen. Dazu kann die Verarbeitungseinrichtung einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen und das Verfahren kann in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcodemitteln vorliegen. Das Computerprogrammprodukt kann auch auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert sein. Merkmale oder Vorteile des Verfahrens können auf die Vorrichtung übertragen werden oder umgekehrt.
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Die Vorrichtung kann zur Verarbeitung einer Vielzahl zweiter Routen mittels des gleichen Bestimmungsverfahrens eingerichtet sein. Dazu kann die Vorrichtung als Server oder Dienst, optional in einer Cloud, realisiert sein. Zur rascheren Bewertung können mehrere Bestimmungen parallel erfolgen. In einer Ausführungsform erfolgt eine massiv parallele Bestimmung, wozu eine passende Anzahl Verarbeitungseinrichtungen vorübergehend der Vorrichtung zugeschlagen werden können.
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Die Vorrichtung kann einen Datenspeicher zur Aufnahme mit einer Vielzahl zweiter Routen umfassen. Die zweiten Routen können von realen Fahrzeugen stammen, die auf der Basis der zweiten Routen real bewegt wurden. Metadaten, die insbesondere Umstände der Fahrt eines Fahrzeugs betreffen, können zusammen mit einer zweiten Route abgespeichert sein. Bevorzugt sind die Metadaten derart organisiert und/oder indiziert, dass eine gezielte Auswahl von zweiten Routen möglich ist, die unter vorbestimmten Randbedingungen durchfahren wurden. Dies kann es erlauben, gezielt Umstände zu identifizieren, unter denen die Bestimmung der ersten Route auf der Basis der zweiten Route problematisch ist. Das Bestimmungsverfahren kann angepasst werden, um diese Fälle verbessert bearbeiten zu können, und die Bewertung des angepassten Bestimmungsverfahrens kann erneut erfolgen.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben, in denen:
- 1 Routen, die bezüglich verschiedener Karten definiert sind;
- 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens; und
- 3 eine beispielhafte Vorrichtung
illustriert.
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1 zeigt beispielhafte Routen, die bezüglich verschiedener geographischer Karten definiert sind. Eine erste Route 105 umfasst Punkte 110 und eine zweite Route 115 umfasst Punkte 120. Die Punkte 110, 120 beschreiben jeweils eine geographische Position. Die Routen 105, 115 verlaufen jeweils entlang einer Straße. Stimmen die Routen 105, 115 überein, verlaufen sie entlang derselben Straße.
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Dabei ist die erste Route 105 bezüglich einer Beschreibung der Straße auf einer ersten Karte 125 und die zweite Route 115 bezüglich einer Beschreibung der Straße auf einer zweiten Karte 130 definiert. Die Beschreibungen der beiden Karten 125, 130 weichen üblicherweise voneinander ab, beispielsweise weil den Karten 125, 130 unterschiedliche geodätische Systeme zu Grunde liegen, oder weil sie unterschiedlich aktuell oder unterschiedlich genau sind. 1 stellt insbesondere die Abweichungen der Routen 115, 125 voneinander graphisch dar.
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Beide Routen 105, 115 führen von einem beispielhaften Startpunkt 135 zu einem beispielhaften Zielpunkt 140. Ein Abstand zwischen den Routen 105 und 115 ist bestimmt als der Abstand eines von den ersten Route 105 umfassten ersten Punkts 110 von einem von der zweiten Route 115 umfassten zweiten Punkt 120, der zum ersten Punkt 110 korrespondiert. In 1 sind zu einem Paar zueinander korrespondierender erster und zweiter Punkte 110, 120 Pfeile eingezeichnet, deren Längen einen jeweiligen Abstand repräsentieren. Einer der Pfeile führt zu einer Position 142, die auf keiner Straße liegt und auch „Off-Road Position“ genannt werden kann. Eine solche Position kann als offensichtlicher Fehler erkannt werden.
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Üblicherweise werden zweite Punkte 120 auf der zweiten Route 115 an Orten gesetzt, an denen die zweite Route 115 mehrdeutig werden kann, weil mehrere Wege über ein in der zweiten Karte 130 vermerktes Straßennetz zum Zielpunkt 140 möglich sind. Solche Orte umfassen beispielsweise eine Kreuzung, einen Kreisverkehr oder eine Gabelung einer Straße. Erste Punkte 110, die zu den zweiten Punkten 120 korrespondieren, können mittels eines Suchverfahrens auf der ersten Karte 125 bestimmt werden. Bestimmen ersten Punkten 110 können Zustandswahrscheinlichkeiten zugeordnet werden, und Übergängen zwischen bestimmten ersten Punkten 110 können Übergangswahrscheinlichkeiten zugeordnet werden. Die erste Route 105 kann so bestimmt werden, dass ein Produkt aus bestimmten Wahrscheinlichkeiten umfasster erster Punkte 110 oder Übergängen maximal ist.
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Es ist besonders bevorzugt, dass die erste Route 105 mittels Trace Matching auf der Basis der zweiten Route 115 bestimmt wird. Insbesondere kann dazu ein Hidden-Markov-Modell verwendet werden, bei dem zweite Punkte 120 der zweiten Route 115 beobachtete Zustände und erste Punkte 110 der ersten Route 105 verborgene Zustände für das Markov-Modell darstellen.
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In der Darstellung von 1 verlaufen die Routen 105, 115 in einem ersten Abschnitt 145 nahe aneinander, liegen in einem zweiten Abschnitt 150 weiter voneinander entfernt und liegen in einem folgenden dritten Abschnitt 155 wieder nahe beieinander. Ein Abstand der Routen 105, 115 zueinander ist bestimmt durch Abstände von umfassten ersten und zweiten Punkten 110, 120 voneinander. Auf den Abschnitten 145 und 155 sind die Routen 105, 115 weniger als eine erste vorbestimmte Distanz 160 voneinander entfernt, da die von den Abschnitten 145, 155 umfassten zueinander korrespondierenden Punkte 110, 120 weniger als die erste vorbestimmte Distanz 160 voneinander entfernt sind. Auf dem mittleren Abschnitt 150 sind die Routen 105 und 115 jedoch weiter als die erste vorbestimmte Distanz 160 voneinander entfernt.
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Wird die erste Route 105 auf der Basis der zweiten Route 115 an Bord eines Fahrzeugs bestimmt, das vom Startpunkt 135 zum Zielpunkt 140 fährt, so kann fortlaufend eine Position des Fahrzeugs bestimmt werden. Die Bestimmung kann bezüglich der ersten Karte 125 und bezüglich der zweiten Karte 130 durchgeführt werden. Weichen die solchermaßen bestimmten beiden Positionen beispielsweise um mehr als die erste vorbestimmte Distanz 160 voneinander ab, so kann eine Fehlbestimmung der ersten Route 105 bestimmt werden. Die Fehlbestimmung kann insbesondere bestimmt werden, falls die bestimmten Positionen entlang der Fahrt über eine vorbestimmte zweite Distanz 165 mehr als vorbestimmt voneinander abweichen.
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Wurde eine Fehlbestimmung an Bord des Fahrzeugs erkannt, so kann die Bestimmung der ersten Route 105 auf der Basis der zweiten Route 115 neu gestartet werden. Andere Maßnahmen zur Auflösung des Konflikts sind ebenfalls möglich.
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Zur Bewertung eines Verfahrens zur Bestimmung der ersten Route 105 auf der Basis der zweiten Route 115 wird vorgeschlagen, Abschnitte 150 zu bestimmen, auf denen die Routen 105 und 115 einen ersten vorbestimmten Abstand 160 zueinander überschreiten. In einer Ausführungsform können die bestimmten Längen auf die zweite vorbestimmte Distanz nach oben beschränkt werden. Bestimmte Längen der Abschnitte 150 können aufsummiert und dann durch die Länge einer der beiden Routen 105, 115 geteilt werden. Das entstehende Verhältnis kann einen Fehlerwert für die Qualität des Bestimmungsverfahrens der ersten Route 105 darstellen. Je kleiner der Fehlerwert ist, desto besser kann die Bestimmung der ersten Route 105 auf der Basis der zweiten Route 115 gelingen.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zur Bewertung eines Bestimmungsverfahrens zum Bestimmen einer ersten Route 105 auf einer ersten Karte 125 auf der Basis einer zweiten Route 115 auf einer zweiten Karte 130.
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In einem Schritt 205 kann eine zweite Route 115 bestimmt werden. Dazu kann eine Vielzahl zweiter Routen 115 zur Auswahl stehen. Die zweiten Routen 115 können auf der Basis realer Fahrten von Fahrzeugen entlang der zweiten Routen 115 bestimmt sein. Umstände der Fahrten können in Metadaten abgespeichert sein. Eine oder mehrere zweite Routen 115 können auf der Basis der Metadaten ausgewählt werden. Beispielsweise können Routen 115 ausgewählt werden, die nicht länger als eine vorbestimmte Distanz sind und innerhalb eines vorbestimmten Zeitbereichs durchfahren wurden.
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In einem Schritt 210 kann zu einer bestimmten zweiten Route 115 eine erste Route 105 bestimmt werden. Die Bestimmung kann insbesondere mittels eines Trace Matchers durchgeführt werden, bevorzugt auf der Basis eines Hidden-Markov-Modells. Mittels des in diesem Schritt durchgeführten Bestimmungsverfahrens kann die zweite Route 115 auf der zweiten Karte 130 in die erste Route 105 auf der ersten Karte 130 umgesetzt werden.
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In einem Schritt 215 können Abschnitte 150 bestimmt werden, auf denen die Routen 105, 115 um mehr als die erste vorbestimmte Distanz 160 voneinander abweichen. Abstände zwischen zueinander korrespondierenden Punkten 110, 120 im bestimmten Abschnitt 150 sollen dabei durchgehend über der ersten vorbestimmten Distanz 160 liegen. Der Abschnitt 150 ist beendet, sobald der Abstand zwischen zueinander korrespondierenden Punkten 110, 120 kleiner als die erste vorbestimmte Distanz 160 ist.
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In einem Schritt 220 kann die durchgeführte Bestimmung der ersten Route 105 bewertet werden. Dazu können die Längen der Abschnitte 150 betrachtet werden, auf denen die Routen 105, 115 um mehr als das erste vorbestimmte Maß 160 voneinander abweichen. In einer Ausführungsform können diese Längen aufsummiert werden. In einer anderen Ausführungsform können die bestimmten Längen vor dem Aufsummieren auf eine maximale Distanz beschränkt werden, insbesondere auf die zweite vorbestimmte Distanz 165. Die bestimmte Summe kann dann durch die Länge der ersten Route 105 oder der zweiten Route 115 geteilt werden. Das sich ergebende Verhältnis kann als Fehlerwert interpretiert werden, der um so kleiner ist, je besser die Bestimmung der ersten Route 105 auf der Basis der zweiten Route 115 gelingt.
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Zu einer Vielzahl zweiter Routen 115 können ebenso viele Verhältnisse bestimmt werden. Die bestimmten Verhältnisse können beispielsweise mit der Länge der jeweils betrachteten zweiten Route 115 in ein weiteres Verhältnis gesetzt werden. Die sich ergebenden Verhältnisse können nach Art eines Histogramms visualisiert werden. Andere Darstellungen der bestimmten Verhältnisse sind ebenfalls möglich.
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3 zeigt eine beispielhafte Vorrichtung 300 zur Bewertung eines Verfahrens zur Bestimmung einer ersten Route 105 auf der Basis einer zweiten Route 115. Die Vorrichtung 300 umfasst eine Verarbeitungseinrichtung 305, die dazu eingerichtet ist, ein hierin beschriebenes Verfahren auszuführen, sowie bevorzugt einen Datenspeicher 310 zur Aufnahme von zweiten Routen 115, die jeweils bezüglich einer zweiten Karte 130 definiert sind. Die zweiten Routen 115 können insbesondere durch Beobachtung an einem Fahrzeug 315 bestimmt sein. Alternativ kann eine zweite Route 115 auch beispielsweise mittels eines Diensts oder eines Verfahrens bestimmt werden, die an Bord eines Fahrzeugs 315 zum Einsatz kommen sollen, wenn die erste Route 105 auf der Basis der zweiten Route 115 bestimmt werden soll.
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Es können mehrere Verarbeitungseinrichtungen 305 vorgesehen sein, um parallel mehrere erste Routen 105 jeweils auf der Basis einer vorbestimmten zweiten Route 115 zu bestimmen. Dazu können beispielsweise dynamisch Verarbeitungseinrichtungen 305 über eine Cloud gebucht werden.
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Bestimmte Bewertungen der Bestimmungen der ersten Routen 105 können gesammelt und in geeigneter Weise aufbereitet werden. Beispielsweise können die bestimmten Verhältnisse miteinander verrechnet werden, um eine übergeordnete Kennzahl zu ergeben. Überschreitet diese einen vorbestimmten Schwellenwert, so kann eine nicht ausreichende Qualität der Routenbestimmung bestimmt werden. In einer anderen Ausführungsform werden die Verhältnisse beispielsweise nach Art eines Histogramms visualisiert. Ergebnisse können auf einer Ausgabevorrichtung 320 ausgegeben werden.
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Nicht in 3 gezeigt ist eine optionale Interaktionseinrichtung zur Auswahl von zweiten Routen 115 aus dem Datenspeicher 310
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Bezugszeichenliste
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- 100
- System
- 105
- erste Route
- 110
- erster Punkt
- 115
- zweite Route
- 120
- zweiter Punkt
- 125
- erste Karte
- 130
- zweite Karte
- 135
- Startpunkt
- 140
- Zielpunkt
- 142
- Off-Road Position
- 145
- erster Abschnitt
- 150
- zweiter Abschnitt
- 155
- dritter Abschnitt
- 160
- erste vorbestimmte Distanz
- 165
- zweite vorbestimmte Distanz
- 200
- Verfahren
- 205
- Bestimmen zweite Route
- 210
- Bestimmen erste Route
- 215
- Bestimmen abweichende Abschnitte
- 220
- Bewerten Routenbestimmung
- 300
- Vorrichtung
- 305
- Verarbeitungseinrichtung
- 310
- Datenspeicher
- 315
- Fahrzeug
- 320
- Ausgabevorrichtung
