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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Bestimmen einer Zeitdauer und eines Energieverbrauchs zum Passieren eines Knotenpunktes auf einer Fahrtroute eines Fahrzeugs.
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Mit einem Knotenpunkt auf einer Fahrtroute eines Fahrzeugs wird ein Ort auf der Fahrtroute bezeichnet, bei dem mehrere Verkehrswege aufeinandertreffen, insbesondere ein Ort, der einen Wechsel zwischen Verkehrswegen ermöglicht. Beispielsweise ist eine Straßenkreuzung auf einer Fahrtroute ein Knotenpunkt der Fahrtroute. Ferner kann ein Knotenpunkt als sogenannter Cluster-Knotenpunkt mehrere Knotenpunkte umfassen.
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Die Fahrtroute eines Fahrzeugs von einer Startposition zu einer Zielposition wird häufig mit einem Routenplaner berechnet. Ein Routenplaner ist ein Computerprogramm, das beispielsweise von einem in dem Fahrzeug angeordneten Gerät mit einer Navigationsfunktion oder in einer Datenwolke (engl. Cloud) ausgeführt wird. Die Zielposition einer Fahrtroute wird in der Regel aus einem Ziel abgeleitet, das ein Benutzer des Routenplaners vorgibt. Alternativ dazu kann die Zielposition auch geschätzt werden, beispielsweise aus einer Fahrhistorie des Fahrzeugs. Die Startposition kann ebenfalls aus einer Vorgabe des Benutzers abgeleitet werden. Alternativ dazu kann die Startposition beispielsweise eine aktuelle Position des Fahrzeugs sein. Die Position des Fahrzeugs wird meist unter Verwendung eines Navigationssatellitensystems bestimmt, beispielsweise unter Verwendung von GPS, GLONASS, Beidou oder Galileo.
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Die Fahrtroute wird dem Benutzer meist auf einer Anzeigeeinheit, beispielsweise auf einem Berührbildschirm (engl. Touchscreen), in einer Kartendarstellung angezeigt. Dadurch kann der Benutzer eine räumliche Vorstellung vom Verlauf der Route entwickeln und Manöver vorausschauend planen. Unter einem Manöver wird eine Bewegung verstanden, die das Fahrzeug ausführt, um der Route zu folgen, beispielsweise eine Änderung einer Bewegungsrichtung.
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Mit der Fahrtroute wird häufig auch eine voraussichtliche Zeitdauer für das Zurücklegen der Fahrtroute berechnet. Auch die voraussichtliche Zeitdauer und/oder eine sich daraus ergebende voraussichtliche Ankunftszeit, zu der die Zielposition erreicht wird, werden dem Benutzer häufig auf der Anzeigeeinheit angezeigt.
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Ferner kann mit der Fahrtroute ein voraussichtlicher Energieverbrauch für das Zurücklegen der Fahrtroute berechnet werden. In die Berechnung des Energieverbrauchs fließen beispielsweise Kartendaten einer digitalen Landkarte, denen beispielsweise Straßentypen und Steigungen entlang der Fahrtroute entnommen werden, ein Fahrerprofil eines Fahrers des Fahrzeugs, eine Fahrzeugbelegung des Fahrzeugs und/oder Schätzungen des Energiebedarfs elektrischer Verbraucher des Fahrzeugs wie eines Audiosystems oder einer Klimaanlage ein.
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Außerdem kann die Fahrtroute auch in Abhängigkeit von der voraussichtlichen Zeitdauer und/oder von dem voraussichtlichen Energieverbrauch berechnet werden. Beispielsweise kann die Fahrtroute derart berechnet werden, dass die voraussichtliche Zeitdauer oder der voraussichtliche Energieverbrauch minimiert wird. Alternativ kann die Fahrtroute beispielsweise derart berechnet werden, dass sie ein Auffüllen eines Energiespeichers, beispielsweise eines Brennstofftanks oder einer Antriebsbatterie, des Fahrzeugs entlang der Fahrtroute ermöglicht, beispielsweise wenn ein Füllstand des Energiespeichers nicht zum Erreichen der Zielposition ausreicht.
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Die Berechnungen der voraussichtlichen Zeitdauer und/oder des voraussichtlichen Energieverbrauchs für das Zurücklegen einer Fahrtroute weisen jedoch immer eine eingeschränkte Genauigkeit auf, da nicht alle für die Berechnungen benötigten Parameter genau bekannt sind.
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Insbesondere beeinflussen Knotenpunkte auf einer Fahrtroute eines Fahrzeugs die Zeitdauer und den Energieverbrauch zum Zurücklegen der Fahrtroute, da das Fahrzeug an einem Knotenpunkt häufig gebremst oder ganz gestoppt und anschließend wieder beschleunigt werden muss.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit des Bestimmens einer Zeitdauer und eines Energieverbrauchs zum Passieren eines Knotenpunktes auf einer Fahrtroute eines Fahrzeugs zu verbessern.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Bestimmen einer Zeitdauer und eines Energieverbrauchs zum Passieren eines Knotenpunktes auf einer Fahrtroute eines Fahrzeugs gelöst, wobei
- - verschiedene Typen von Knotenpunkten definiert werden, die jeweils die Möglichkeiten des Passierens eines Knotenpunktes und für jede Passiermöglichkeit einen Verkehrsfluss charakterisieren,
- - dem Knotenpunkt ein Knotenpunkttyp zugeordnet wird und
- - die Zeitdauer und der Energieverbrauch zum Passieren des Knotenpunktes in Abhängigkeit von dem zugeordneten Knotenpunkttyp berechnet werden.
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Mit einer Zeitdauer und einem Energieverbrauch zum Passieren eines Knotenpunktes werden eine Zeitdauer und ein Energieverbrauch bezeichnet, die zum Passieren, das heißt zum Durchfahren des Knotenpunktes benötigt werden.
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Mit einer Möglichkeit des Passierens eines Knotenpunktes, die als eine Passiermöglichkeit des Knotenpunktes bezeichnet wird, wird eine zulässige, das heißt von den Verkehrsregeln erlaubte Möglichkeit bezeichnet, den Knotenpunkt zu durchfahren. Eine Passiermöglichkeit ordnet somit einer zulässigen Einfahrt in den Knotenpunkt eine zulässige Ausfahrt aus dem Knotenpunkt zu, die von der Einfahrt auf einer zulässigen Fahrt durch den Knotenpunkt erreicht werden kann. Beispielsweise weist ein Knotenpunkt, der eine Kreuzung zweier einspuriger Einbahnstraßen ist, zwei zulässige Einfahrten in den Knotenpunkt und zwei zulässige Ausfahrten aus dem Knotenpunkt und somit vier Passiermöglichkeiten auf, wenn das Durchfahren der Kreuzung von jeder der beiden zulässigen Einfahrten zu jeder der beiden zulässigen Ausfahrten zulässig ist. Dagegen weist ein Knotenpunkt, der eine Kreuzung zweier Straßen mit jeweils einer Fahrspur für jede Fahrtrichtung ist, vier zulässige Einfahrten in den Knotenpunkt und vier zulässige Ausfahrten und somit sechzehn Passiermöglichkeiten auf, wenn das Durchfahren der Kreuzung von jeder der vier zulässigen Einfahrten zu jeder der vier zulässigen Ausfahrten zulässig ist.
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Unter einem Verkehrsfluss einer Passiermöglichkeit eines Knotenpunktes wird ein Verkehrsfluss durch den Knotenpunkt von einer Einfahrt in den Knotenpunkt zu einer Ausfahrt aus dem Knotenpunkt verstanden, wobei die Einfahrt und die Ausfahrt durch die Passiermöglichkeit definiert sind. Der Verkehrsfluss selbst ist durch eine Anzahl von Fahrzeugen definiert, die den Knotenpunkt pro Zeiteinheit von der Einfahrt zu der Ausfahrt durchfahren.
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Die Passiermöglichkeiten eines Knotenpunktes und deren Verkehrsflüsse können somit mathematisch durch einen kantengewichteten gerichteten Graphen dargestellt werden. Die Knoten des Graphen repräsentieren dabei die zulässigen Einfahrten in den Knotenpunkt und die zulässigen Ausfahrten aus dem Knotenpunkt. Die gerichteten Kanten des Graphen repräsentieren jeweils eine Passiermöglichkeit, das heißt eine zulässige Fahrt durch den Knotenpunkt von einer zulässigen Einfahrt zu einer zulässigen Ausfahrt. Das Gewicht eine Kante repräsentiert den Verkehrsfluss der zugehörigen Passiermöglichkeit.
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Erfindungsgemäß werden Typen von Knotenpunkten, die als Knotenpunkttypen bezeichnet werden, definiert, die jeweils einem solchen Graphen entsprechen. Der Knotenpunkttyp eines Knotenpunktes abstrahiert somit den Knotenpunkt und kann als eine Klasse von Knotenpunkten aufgefasst werden, deren Passiermöglichkeiten mit den zugehörigen Verkehrsflüssen durch denselben Graphen dargestellt werden. Neben den Passiermöglichkeiten mit den zugehörigen Verkehrsflüssen kann der Knotenpunkttyp eines Knotenpunktes weitere Merkmale des Knotenpunktes charakterisieren (siehe unten).
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Um den Knotenpunkttyp eines Knotenpunktes zu definieren, werden die Verkehrsflüsse der Passiermöglichkeiten des Knotenpunktes beispielsweise anhand gespeicherter Daten zu in der Vergangenheit erfassten Verkehrsflüssen und/oder anhand von Eigenschaften des Knotenpunktes wie Verkehrsregelungen, beispielsweise Vorfahrtsregelungen oder Lichtsignalanlagen und deren Schaltung, einer Anzahl paralleler Fahrspuren, einer Anzahl kreuzender Straßen und Fahrspuren, eine Anzahl von Fußgängerampeln an dem Knotenpunkt und/oder einer Länge von Fahrspuren an dem Knotenpunkt geschätzt beziehungsweise prognostiziert. Die Verkehrsflüsse der Passiermöglichkeiten eines Knotenpunkttyps sind somit geschätzte beziehungsweise prognostizierte Verkehrsflüsse.
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Die Zeitdauer und der Energieverbrauch zum Passieren eines Knotenpunktes auf der Fahrtroute werden erfindungsgemäß in Abhängigkeit von dem Knotenpunkttyp des Knotenpunktes berechnet. Anhand der Fahrtroute wird dabei eine Passiermöglichkeit des Knotenpunktes bestimmt und die Zeitdauer und der Energieverbrauch zum Passieren des Knotenpunktes werden in Abhängigkeit von dem der Passiermöglichkeit zugeordneten Verkehrsfluss berechnet.
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Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens charakterisieren die Knotenpunkttypen jeweils auch eine Verkehrsregelung an einem Knotenpunkt, eine Fahrspuranzahl von Fahrspuren für jede Passiermöglichkeit an einem Knotenpunkt, Fahrspurlängen von Fahrspuren für die Passiermöglichkeiten an einem Knotenpunkt und/oder einen wenigstens einen Zeitraum für das Passieren eines Knotenpunktes.
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Die vorgenannte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens berücksichtigt, dass eine Verkehrsregelung, eine Fahrspuranzahl von Fahrspuren für jede Passiermöglichkeit an einem Knotenpunkt, Fahrspurlängen von Fahrspuren für die Passiermöglichkeiten an einem Knotenpunkt sowie ein Zeitraum für das Passieren eines Knotenpunktes einen Einfluss auf die Zeitdauer und/oder den Energieverbrauch zum Passieren des Knotenpunktes haben können. Daher kann es vorteilhaft sein, dass ein Knotenpunkttyp auch einen oder mehrere dieser Parameter charakterisiert. Mit einem Zeitraum für das Passieren eines Knotenpunktes wird dabei ein Zeitraum bezeichnet, innerhalb dessen der Knotenpunkt passiert wird. Beispielsweise kann ein derartiger Zeitraum eine Tageszeit, ein Wochentag oder ein Feiertag sein.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dem Knotenpunkt ein Knotenpunkttyp in Abhängigkeit von einem Zeitpunkt des Passierens des Knotenpunktes zugeordnet.
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Bei der vorgenannten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Knotenpunkttyp, der einem Knotenpunkt zugeordnet wird, von dem Zeitpunkt des Passierens des Knotenpunktes abhängen. Dies berücksichtigt, dass ein Verkehrsaufkommen an einem Knotenpunkt und damit auch Verkehrsflüsse durch den Knotenpunkt häufig zeitlichen Schwankungen unterliegen. Beispielsweise kann das Verkehrsaufkommen an einer Kreuzung tagsüber zu einer Hauptverkehrszeit deutlich höher sein als abends. In einem derartigen Fall ist es vorteilhaft, der Kreuzung zu der Hauptverkehrszeit einen anderen Knotenpunkttyp als abends zuzuordnen, um die Zeitdauer und den Energieverbrauch zum Passieren des Knotenpunktes dem Zeitpunkt des Passierens des Knotenpunktes anzupassen und dadurch die Genauigkeit der Berechnung der Zeitdauer und des Energieverbrauchs zu erhöhen.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Knotenpunkttypen in einer Datenwolke ablegt und die Zeitdauer und der Energieverbrauch zum Passieren des Knotenpunktes werden in der Datenwolke berechnet. Dabei wird beispielsweise auch die Fahrtroute in der Datenwolke berechnet, oder die Fahrtroute wird von einer Navigationseinrichtung berechnet und in die Datenwolke übertragen. Mit einer Navigationseinrichtung wird hier ein Gerät mit einer Navigationsfunktion bezeichnet, auch wenn das Gerät weitere Funktionen aufweist. Beispielsweise ist somit auch ein Smartphone mit einer Navigationsfunktion eine Navigationseinrichtung gemäß dieser Definition.
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Die vorgenannte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht es, die Knotenpunkttypen erforderlichenfalls in der Datenwolke zu aktualisieren, beispielsweise um sie veränderten Verkehrsbedingungen an Knotenpunkten, beispielsweise Baumaßnahmen oder geänderten Verkehrsregeln, anzupassen. Wenn die Knotenpunkttypen in der Datenwolke abgelegt sind, ist es sinnvoll, auch die Berechnung der Zeitdauer und des Energieverbrauchs zum Passieren eines Knotenpunktes in der Datenwolke auszuführen, da andernfalls die Knotenpunkttypen für die einzelnen Knotenpunkte und deren Aktualisierungen erst an eine Recheneinheit übertragen werden müssen, die die Berechnung für die Knotenpunkte ausführt.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Fahrtroute in Abhängigkeit von der berechneten Zeitdauer und/oder dem berechneten Energieverbrauch zum Passieren des Knotenpunktes aktualisiert. Wenn die Zeitdauer und/oder der Energieverbrauch zum Passieren eines Knotenpunktes in einer Datenwolke berechnet werden, kann insbesondere auch die Fahrtroute in der Datenwolke aktualisiert und die aktualisierte Fahrtroute aus der Datenwolke an eine Navigationseinrichtung übertragen werden.
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Wie oben bereits ausgeführt wurde, kann die Fahrtroute auch in Abhängigkeit von der voraussichtlichen Zeitdauer und/oder von dem voraussichtlichen Energieverbrauch zum Zurücklegen der Fahrtroute berechnet werden, beispielsweise um die voraussichtliche Zeitdauer oder den voraussichtlichen Energieverbrauch zu minimieren oder ein Auffüllen eines Energiespeichers des Fahrzeugs entlang der Fahrtroute zu ermöglichen. Analog dazu kann die Fahrtroute auch in Abhängigkeit von der berechneten Zeitdauer und/oder dem berechneten Energieverbrauch zum Passieren eines Knotenpunktes aktualisiert werden, beispielsweise wenn sich herausstellt, dass die berechnete Zeitdauer und/oder der berechnete Energieverbrauch zum Passieren eines Knotenpunktes auf der Fahrtroute eine vorher berechnete voraussichtliche Zeitdauer oder einen vorher berechneten voraussichtlichen Energieverbrauch zum Zurücklegen der gesamten Fahrtroute deutlich verändert.
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Bei weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bei der Berechnung der Zeitdauer und/oder des Energieverbrauchs zum Passieren des Knotenpunktes aktuelle Wetterdaten und/oder aktuelle Verkehrsinformationen und/oder Bewegungsdaten anderer Verkehrsteilnehmer berücksichtigt.
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Die vorgenannten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens berücksichtigen, dass Wetterbedingungen und Verkehrsbedingungen im Bereich eines Knotenpunktes die Zeitdauer und/oder den Energieverbrauch zum Passieren des Knotenpunktes beeinflussen können. Beispielsweise können Starkregen, Glätte, ein erhöhtes Verkehrsaufkommen, ein Verkehrsstau oder ein Unfall im Bereich des Knotenpunktes das Passieren des Knotenpunktes erschweren und verzögern.
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Bei weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mehrere Knotenpunkte auf der Fahrtroute zeitweise und in Abhängigkeit von einer Tageszeit, von Verkehrsinformationen, von Verkehrsinfrastrukturinformationen und/oder von Bewegungsdaten anderer Verkehrsteilnehmer zu einem Cluster-Knotenpunkt zusammengefasst, und/oder ein Knotenpunkt wird zeitweise und in Abhängigkeit von einer Tageszeit, von Verkehrsinformationen, von Verkehrsinfrastrukturinformationen und/oder von Bewegungsdaten in mehrere Unterknotenpunkte aufgeteilt. Dabei wird dem Cluster-Knotenpunkt beziehungsweise jedem Unterknotenpunkt ein Knotenpunkttyp zugeordnet und die Zeitdauer und der Energieverbrauch zum Passieren des Cluster-Knotenpunktes beziehungsweise jedes Unterknotenpunktes werden in Abhängigkeit von dem zugeordneten Knotenpunkttyp berechnet.
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Die vorgenannten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens berücksichtigen, dass ein geringes Verkehrsaufkommen auf einem Streckenabschnitt der Fahrtroute, auf dem mehrere Knotenpunkte liegen, eine realistische Berechnung der Zeitdauer und des Energieverbrauch zum Passieren des Streckenabschnitts auch dann ermöglichen kann, wenn diese Knotenpunkte zu einem Knotenpunkt (Cluster-Knotenpunkt) zusammengefasst werden, beziehungsweise dass ein hohes Verkehrsaufkommen im Bereich eines großen Knotenpunktes, insbesondere eines Cluster-Knotenpunktes, eine Aufteilung des Knotenpunktes in Unterknotenpunkte erfordern kann, um die Zeitdauer und den Energieverbrauch zum Passieren des Knotenpunktes realistisch zu berechnen. Ein Zusammenfassen von Knotenpunkten vereinfacht vorteilhaft die Berechnung der Zeitdauer und des Energieverbrauchs zum Passieren des Streckenabschnitts und reduziert die Datenmenge gegenüber einer separaten Berechnung für jeden der Knotenpunkte. Eine Aufteilung eines Knotenpunktes in Unterknotenpunkte ermöglicht eine genauere Berechnung der Zeitdauer und des Energieverbrauchs zum Passieren des Knotenpunktes durch eine separate Berechnung für jeden Unterknotenpunkt. Das Verkehrsaufkommen kann insbesondere von der Tageszeit abhängig sein oder anhand von Verkehrsinformationen und/oder von Bewegungsdaten anderer Verkehrsteilnehmer eingeschätzt werden. Beispielsweise kann eine Hauptstraße mehrere Kreuzungen mit Lichtsignalanlagen aufweisen, die nur während einer Hauptverkehrszeit eingeschaltet sind. In diesem Fall werden die Kreuzungen außerhalb der Hauptverkehrszeit beispielsweise zu einem Cluster-Knotenpunkt zusammengefasst, während in der Hauptverkehrszeit jede Kreuzung als ein separater Knotenpunkt behandelt wird oder, abhängig von dem Verkehrsfluss, einzelne Kreuzungen sogar weiter in Unterknotenpunkte unterteilt werden.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zur Berechnung eines Energieverbrauchs des Fahrzeugs zum Passieren eines Knotenpunktes, insbesondere eines Cluster-Knotenpunktes, Verbrauchsdaten zu einem geschätzten und zu einem tatsächlichen Energieverbrauch mehrerer Fahrzeuge, so genannte Schwarmdaten, einbezogen. Die Verbrauchsdaten werden an eine Datenwolke übertragen und in der Datenwolke kombiniert und ausgewertet, um zu ermitteln, ob jeweils für einen Knotenpunkt signifikant eine Abweichung, das heißt ein Mehr- oder Minderverbrauch, gegenüber den Verbrauchsschätzungen festgestellt werden kann. Dabei festgestellte signifikante Abweichungen von den Verbrauchsschätzungen für Knotenpunkte werden in der Datenwolke bereitgestellt und sind aus der Datenwolke abrufbar, um einen für einen Knotenpunkt oder Cluster-Knotenpunkt einer Fahrtroute eines Fahrzeugs geschätzten Energieverbrauch diesen Abweichungen anzupassen.
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Zusätzlich wird ein Knotenpunkt, für den der Datenwolke die Verbrauchsdaten gemeldet wurden, kategorisiert beziehungsweise parametrisiert. Beispielsweise werden normierte Größen abgeleitet, die den Transfer von Verbrauchsdaten eines Knotenpunktes auf einen anderen Knotenpunkt ermöglichen. Die Parameter zielen dabei darauf ab, eine Vergleichbarkeit hinsichtlich des Energieverbrauchs des Fahrzeugs über verschiedene Knotenpunkte zu erreichen. Beschrieben werden dabei für Bereiche von (Cluster-)Knotenpunkten beispielsweise
- - wie oft gemäß den gültigen Verkehrsregeln pro (Cluster-)Knotenpunkt Vorfahrt gewährt werden muss,
- - wie viele Ampelkreuzungen und Fußgängerüberwege pro (Cluster-)Knotenpunkt existieren,
- - ein durchschnittlicher Verkehrsfluss pro (Cluster-)Knotenpunkt,
- - eine gesetzlich vorgeschriebene Geschwindigkeitsbegrenzung und/oder eine empfohlene Geschwindigkeit für ein Streckensegment eines (Cluster-)Knotenpunktes, wobei die Geschwindigkeitsbegrenzung und die empfohlene Geschwindigkeit beispielsweise Kartendaten einer digitalen Landkarte entnommen werden,
- - Wetterbedingungen, beispielsweise eine Temperatur, ein Niederschlag und/oder eine Windgeschwindigkeit und Windrichtung, auf einem Streckensegment eines (Cluster-)Knotenpunktes,
- - ein Zeitfenster für das Passieren eines Knotenpunkts mit einer vorgegebenen Genauigkeit (beispielsweise in Minuten oder Stunden), das beispielsweise auch berücksichtigt, ob ein Knotenpunkt an einem Wochentag, Feiertag, Werktag oder Wochenende passiert wird, und/oder
- - Fahrzeugmetadaten, beispielsweise ein Fahrzeugtyp und Softwareversionen relevanter Steuergeräte, des Fahrzeugs, dessen Verbrauchsdaten gemeldet werden.
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Wenn geplant ist, mit einem Fahrzeug einen Knotenpunkt zu passieren, werden beispielsweise die Verbrauchsdaten (beziehungsweise die Korrekturen dazu) für diesen Knotenpunkt bei der Datenwolke angefragt. Liegen für den Streckenabschnitt keine aktuellen oder relevanten Verbrauchsdaten vor, werden in der Datenwolke für den angefragten Knotenpunkt in analoger Weise die oben beschriebenen Parameter berechnet. Ferner wird in der Datenwolke beispielsweise überprüft, ob in der Datenwolke den Parametern entsprechende Ersatzdaten eines anderen Knotenpunktes vorliegen. Als passende Ersatzdaten zählen beispielsweise Verbrauchsdaten mit einer Übereinstimmung der zugehörigen Parameter, die größer als ein Schwellenwert (beispielsweise 80%) ist. Liegen passende Ersatzdaten vor, werden diese Ersatzdaten dem anfragenden Fahrzeug übermittelt. Des Weiteren können bestehende tatsächliche Daten eines Knotenpunktes auch durch Ersatzdaten ergänzt werden, um eine breitere Datenbasis zu erhalten. Ferner können Verbrauchsdaten beispielsweise anhand der Fahrzeugmetadaten vor der Übermittlung an das Fahrzeug korrigiert oder transformiert werden, wenn die Vollständigkeit der Daten in der Datenwolke eine entsprechende Regression zulässt.
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Als Datenlieferanten dienen dabei beispielsweise Energiesteuergeräte der Fahrzeuge, die jeweils Verbrauchsschätzungen und tatsächliche Verbrauchsdaten für Streckenabschnitte an eine Softwarekomponente übermitteln. Die Softwarekomponente steuert die Übermittlung dieser Daten zusammen mit verfügbaren Metadaten (beispielsweise einer Position des jeweiligen Fahrzeugs) an die Datenwolke.
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Von der Datenwolke werden die eingehenden Daten verwaltet und verarbeitet und Anfragen von Datenverbrauchern beantwortet, gegebenenfalls unter Einbeziehung zusätzlicher Datenquellen.
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Wenn für ein Fahrzeug Daten aus der Datenwolke abgerufen werden sollen, übermittelt beispielsweise eine Navigationseinrichtung eine geplante oder berechnete Fahrtroute des Fahrzeugs an eine Softwarekomponente. Die Softwarekomponente sendet eine Anfrage für Verbrauchsdaten beziehungsweise Korrekturen von Verbrauchsdaten für die geplante oder berechnete Fahrtroute beziehungsweise für Knotenpunkte der Fahrtroute an die Datenwolke. Nach Erhalt der Verbrauchsdaten beziehungsweise der Korrekturen von Verbrauchsdaten aus der Datenwolke werden die empfangenen Verbrauchsdaten durch eine Softwarekomponente mit den eigenen Verbrauchsplandaten des Fahrzeugs verrechnet, um die eigene Verbrauchsberechnung zu verbessern.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner mit einem System zum Bestimmen einer Zeitdauer und eines Energieverbrauchs zum Passieren eines Knotenpunktes auf einer Fahrtroute eines Fahrzeugs gelöst, welches folgende Funktionseinheiten umfasst:
- - eine Definitionseinheit, die zur Definition verschiedener Typen von Knotenpunkten, die jeweils die Passiermöglichkeiten des Passierens eines Knotenpunktes und für jede Passiermöglichkeit einen Verkehrsfluss charakterisieren, eingerichtet ist,
- - eine Zuordnungseinheit, die eingerichtet ist, dem Knotenpunkt einen Knotenpunkttyp zuzuordnen, und
- - eine Recheneinheit, die zum Berechnen der Zeitdauer und des Energieverbrauchs zum Passieren des Knotenpunktes in Abhängigkeit von dem zugeordneten Knotenpunkttyp eingerichtet ist.
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Ein derartiges System ermöglicht die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Daher ergeben sich die Vorteile eines derartigen Systems aus den oben genannten Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems zum Bestimmen einer Zeitdauer und eines Energieverbrauchs zum Passieren eines Knotenpunktes auf einer Fahrtroute,
- 2 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 3 schematisch einen Knotenpunkt,
- 4 einen Graphen, der Einfahrten, Ausfahrten und Passiermöglichkeiten des in 3 gezeigten Knotenpunktes repräsentiert.
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1 (1) zeigt ein Blockdiagramm eines Systems 100 zum Bestimmen einer Zeitdauer und eines Energieverbrauchs zum Passieren eines Knotenpunktes auf einer Fahrtroute eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das System 100 weist folgende Funktionseinheiten auf, die in 1 abgebildet sind: eine Definitionseinheit 101, eine Zuordnungseinheit 102 und eine Recheneinheit 103.
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Die Definitionseinheit 101 ist zur Definition verschiedener Knotenpunkttypen, die jeweils die Passiermöglichkeiten des Passierens eines Knotenpunktes und für jede Passiermöglichkeit einen Verkehrsfluss charakterisieren, eingerichtet.
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Beispielsweise ist die Definitionseinheit 101 eingerichtet, die Verkehrsflüsse der Passiermöglichkeiten eines Knotenpunktes anhand gespeicherter Daten zu in der Vergangenheit erfassten Verkehrsflüssen und/oder anhand von Eigenschaften des Knotenpunktes wie Verkehrsregelungen, beispielsweise Vorfahrtsregelungen oder Lichtsignalanlagen und deren Schaltung, einer Anzahl paralleler Fahrspuren, einer Anzahl kreuzender Straßen und Fahrspuren und/oder einer Länge von Fahrspuren an dem Knotenpunkt zu schätzen beziehungsweise zu prognostizieren und in die Definition des Knotenpunkttypes des Knotenpunktes zu übernehmen.
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Optional kann die Definitionseinheit 101 eingerichtet sein, weitere Merkmale eines Knotenpunktes in die Definition eines Knotenpunkttyps aufzunehmen, beispielsweise eine Verkehrsregelung an dem Knotenpunkt, eine Fahrspuranzahl von Fahrspuren für jede Passiermöglichkeit an dem Knotenpunkt, Fahrspurlängen von Fahrspuren für die Passiermöglichkeiten an dem Knotenpunkt und/oder wenigstens ein Zeitraum für das Passieren des Knotenpunktes.
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Ferner kann die Definitionseinheit 101 eingerichtet sein, mehrere Knotenpunkte zeitweise und in Abhängigkeit von einer Tageszeit, von Verkehrsinformationen und/oder von Bewegungsdaten anderer Verkehrsteilnehmer zu einem Cluster-Knotenpunkt zusammenzufassen.
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Die Zuordnungseinheit 102 ist eingerichtet, dem Knotenpunkt, für den die Zeitdauer und der Energieverbrauch zum Passieren des Knotenpunktes berechnet werden sollen, einen Knotenpunkttyp zuzuordnen. Zu diesem Zweck bestimmt die Zuordnungseinheit 102 beispielsweise eine Position des Knotenpunktes und einen Zeitpunkt, zu dem der Knotenpunkt voraussichtlich von dem Fahrzeug passiert wird, und ordnet dem Knotenpunkt anhand der Position und dem Zeitpunkt den entsprechenden von der Definitionseinheit 101 definierten Knotenpunkttyp zu. Dabei ist angenommen, dass den Knotenpunkttypen Positionen der durch sie charakterisierten Knotenpunkte und Zeiträume für das Passieren dieser Knotenpunkte zugeordnet sind.
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Die Recheneinheit 103 ist zum Berechnen der Zeitdauer und des Energieverbrauchs zum Passieren des Knotenpunktes in Abhängigkeit von dem zugeordneten Knotenpunkttyp eingerichtet.
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Beispielsweise ist die Recheneinheit 103 eingerichtet, eine der Fahrtroute entsprechende Passiermöglichkeit des Knotenpunktes zu bestimmen und die Zeitdauer und den Energieverbrauch zum Passieren des Knotenpunktes in Abhängigkeit von dem der Passiermöglichkeit zugeordneten Verkehrsfluss zu berechnen.
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Ferner kann die Recheneinheit 103 eingerichtet sein, bei der Berechnung der Zeitdauer und/oder des Energieverbrauchs zum Passieren des Knotenpunktes aktuelle Wetterdaten, aktuelle Verkehrsinformationen und/oder Bewegungsdaten anderer Verkehrsteilnehmer zu berücksichtigen.
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Des Weiteren kann die Recheneinheit 103 eingerichtet sein, die Fahrtroute in Abhängigkeit von der berechneten Zeitdauer und/oder dem berechneten Energieverbrauch für das Passieren des Kontenpunktes zu aktualisieren.
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Die Definitionseinheit 101, die Zuordnungseinheit 102 und/oder die Recheneinheit 103 können jeweils als ein Computerprogramm ausgeführt sein, das auf einem in dem Fahrzeug angeordneten Gerät, beispielsweise auf einer Navigationseinrichtung, oder auf einem außerhalb des Fahrzeugs angeordneten Server oder in einer Datenwolke ausgeführt wird.
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2 (2) zeigt ein Ablaufdiagramm 200 eines Verfahrens mit Verfahrensschritten 201 bis 203 zum Bestimmen einer Zeitdauer und eines Energieverbrauchs zum Passieren eines Knotenpunktes auf einer Fahrtroute eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Verfahren wird unter Verwendung eines Systems 100 ausgeführt, das Bezug nehmend auf 1 beschrieben wurde.
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Die Verfahrensschritte 201 bis 203 werden nachfolgend auch unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beschrieben.
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3 (3) zeigt schematisch und beispielhaft einen Knotenpunkt 300, der beispielsweise eine Kreuzung ist. Der Knotenpunkt 300 weist drei zulässige Einfahrten 301, 302, 303, drei zulässige Ausfahrten 304, 305, 306, eine Passiermöglichkeit 307 von der Einfahrt 301 zu der Ausfahrt 304, eine Passiermöglichkeit 308 von der Einfahrt 301 zu der Ausfahrt 305, eine Passiermöglichkeit 309 von der Einfahrt 302 zu der Ausfahrt 305, eine Passiermöglichkeit 310 von der Einfahrt 303 zu der Ausfahrt 304, eine Passiermöglichkeit 311 von der Einfahrt 303 zu der Ausfahrt 305 und eine Passiermöglichkeit 312 von der Einfahrt 303 zu der Ausfahrt 306 auf.
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4 (4) zeigt einen gerichteten Graphen 400, der die zulässige Einfahrten 301, 302, 303, zulässigen Ausfahrten 304, 305, 306 und Passiermöglichkeiten 307 bis 312 des in 3 gezeigten Knotenpunktes 300 repräsentiert. Dabei repräsentieren der Knoten 401 die Einfahrt 301, der Knoten 402 die Einfahrt 302, der Knoten 403 die Einfahrt 303, der Knoten 404 die Ausfahrt 304, der Knoten 405 die Ausfahrt 305, der Knoten 406 die Ausfahrt 306, die Kante 407 die Passiermöglichkeit 307, die Kante 408 die Passiermöglichkeit 308, die Kante 409 die Passiermöglichkeit 309, die Kante 410 die Passiermöglichkeit 310, die Kante 411 die Passiermöglichkeit 311 und die Kante 412 die Passiermöglichkeit 312.
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In einem ersten Verfahrensschritt 201 werden von der Definitionseinheit 101 verschiedene Typen von Knotenpunkten 300 definiert, die jeweils die Passiermöglichkeiten 307 bis 312 des Passierens eines Knotenpunktes 300 und für jede Passiermöglichkeit 307 bis 312 einen Verkehrsfluss charakterisieren. Der Verkehrsfluss einer Passiermöglichkeit 307 bis 312 kann in dem Graphen 400 des Knotenpunktes 300 durch ein Gewicht der die Passiermöglichkeit 307 bis 312 repräsentierenden Kante 407 bis 412 repräsentiert werden.
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Beispielsweise werden die Verkehrsflüsse der Passiermöglichkeiten 307 bis 312 eines Knotenpunktes 300 anhand gespeicherter Daten zu in der Vergangenheit erfassten Verkehrsflüssen und/oder anhand von Eigenschaften des Knotenpunktes 300 wie Verkehrsregelungen, beispielsweise Vorfahrtsregelungen oder Lichtsignalanlagen und deren Schaltung, einer Anzahl paralleler Fahrspuren, einer Anzahl kreuzender Straßen und Fahrspuren und/oder einer Länge von Fahrspuren an dem Knotenpunkt 300 geschätzt beziehungsweise prognostiziert und in die Definition des Knotenpunkttypes des Knotenpunktes 300 übernommen.
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Optional können weitere Merkmale eines Knotenpunktes 300 in die Definition eines Knotenpunkttyps aufgenommen werden, beispielsweise eine Verkehrsregelung an dem Knotenpunkt 300, eine Fahrspuranzahl von Fahrspuren für jede Passiermöglichkeit an dem Knotenpunkt 300, Fahrspurlängen von Fahrspuren für die Passiermöglichkeiten 307 bis 312 an dem Knotenpunkt 300 und/oder wenigstens ein Zeitraum für das Passieren des Knotenpunktes 300.
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Ferner können mehrere Knotenpunkte 300 zeitweise und in Abhängigkeit von einer Tageszeit, von Verkehrsinformationen und/oder von Bewegungsdaten anderer Verkehrsteilnehmer zu einem Cluster-Knotenpunkt zusammengefasst werden.
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In einem zweiten Verfahrensschritt 202 wird dem Knotenpunkt 300, für den die Zeitdauer und der Energieverbrauch zum Passieren des Knotenpunktes 300 berechnet werden sollen, von der Zuordnungseinheit 102 ein Knotenpunkttyp zugeordnet. Zu diesem Zweck werden von der Zuordnungseinheit 102 beispielsweise eine Position des Knotenpunktes 300 und ein Zeitpunkt, zu dem der Knotenpunkt 300 voraussichtlich von dem Fahrzeug passiert wird, bestimmt und dem Knotenpunkt 300 wird anhand der Position und dem Zeitpunkt der entsprechende von der Definitionseinheit 101 definierte Knotenpunkttyp zugeordnet. Dabei ist wiederum angenommen, dass den Knotenpunkttypen Positionen der durch sie charakterisierten Knotenpunkte 300 und Zeiträume für das Passieren dieser Knotenpunkte 300 zugeordnet sind.
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In einem dritten Verfahrensschritt 203 werden von der Recheneinheit 103 die Zeitdauer und der Energieverbrauch zum Passieren des Knotenpunktes 300 in Abhängigkeit von dem zugeordneten Knotenpunkttyp berechnet.
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Beispielsweise wird von der Recheneinheit 103 eine der Fahrtroute entsprechende Passiermöglichkeit 307 bis 312 des Knotenpunktes 300 bestimmt und die Zeitdauer und der Energieverbrauch zum Passieren des Knotenpunktes 300 werden in Abhängigkeit von dem der Passiermöglichkeit 307 bis 312 zugeordneten Verkehrsfluss berechnet.
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Ferner können von der Recheneinheit 103 bei der Berechnung der Zeitdauer und/oder des Energieverbrauchs zum Passieren des Knotenpunktes 300 aktuelle Wetterdaten, aktuelle Verkehrsinformationen und/oder Bewegungsdaten anderer Verkehrsteilnehmer berücksichtigt werden.
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Alternativ oder zusätzlich können von der Recheneinheit 103 bei der Berechnung der Zeitdauer und/oder des Energieverbrauchs zum Passieren des Knotenpunktes 300 weitere Parameter berücksichtigt werden. Derartige Parameter sind beispielsweise Fußgängerampeln an dem Knotenpunkt 300 und deren, insbesondere tageszeitabhängige, Frequentierung, aktuelle Fahrtstrecken von Notfahrzeugen mit Vorrang wie Polizei-, Feuerwehr- oder Rettungsfahrzeugen, Busse und Straßenbahnen mit Vorrang oder Vorrang ändernden Systemen (beispielsweise ein Bus mit einer Ampelsteuerung aus dem Bus heraus) an dem Knotenpunkt 300, Baustellen und Lichteinflüsse (beispielsweise eine Blendung durch Nachmittagslicht entsprechend der Jahreszeit zu unterschiedlichen Zeiten) an dem Knotenpunkt 300, Veranstaltungen an dem Knotenpunkt 300 oder in dessen Nähe (beispielsweise ein Fußballspiel in der Nähe des Knotenpunktes 300) und/oder straßenbauliche Veränderungen an dem Knotenpunkt 300 oder in dessen Nähe.
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Des Weiteren kann von der Recheneinheit 103 die Fahrtroute in Abhängigkeit von der berechneten Zeitdauer und/oder dem berechneten Energieverbrauch für das Passieren des Kontenpunktes 300 aktualisiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- System
- 101
- Definitionseinheit
- 102
- Zuordnungseinheit
- 103
- Recheneinheit
- 200
- Ablaufdiagramm
- 201 bis 203
- Verfahrensschritt
- 300
- Knotenpunkt
- 301 bis 303
- Einfahrt
- 304 bis 306
- Ausfahrt
- 307 bis 312
- Passiermöglichkeit
- 400
- Graph
- 401 bis 406
- Knoten
- 407 bis 412
- Kante
