DE112006002286T5

DE112006002286T5 - Geschwindigkeitsbegrenzungshinweisvorrichtung

Info

Publication number: DE112006002286T5
Application number: DE112006002286T
Authority: DE
Inventors: Donald K. Utica Grimm; Varsha Sterling Heights Sadekar; Sarmad Y. Troy Hermiz
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2005-08-26
Filing date: 2006-07-19
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2026-07-20
Also published as: US7739036B2; CN101297178B; WO2007024365A3; CN101297178A; WO2007024365A2; US20070050130A1; DE112006002286B4

Abstract

Navigationssystem, das zur Verwendung bei einem Fahrzeug mit einem Bediener geeignet ist, wobei das System umfasst:
eine Kartendatenbank mit mindestens einem Datensatz, wobei der Datensatz mindestens einen Weg darstellt, wobei der Weg eine Fahrtrichtung darstellt und mehrere Positionspunkte umfasst, wobei ein erster der Punkte mit Hinweisdaten in Korrelation steht;
eine Lokalisierereinrichtung, die kommunikativ mit der Datenbank gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um den Ort des Fahrzeugs zu ermitteln und den Ort mit einem zweiten der Punkte an dem Datensatz in Übereinstimmung zu bringen; und
wobei die Verbesserung einen Indikator umfasst, der kommunikativ mit der Einrichtung und der Datenbank gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um ein datenbezogenes Signal vorhersagend an den Bediener zu übermitteln, wenn sich das Fahrzeug an einer minimalen Distanz oder einem minimalen Zeitpunkt bis zu dem ersten Punkt befindet und auf diesen zufährt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Navigationssysteme, die zur Verwendung bei einem Fahrzeug geeignet sind, und insbesondere ein verbessertes System, das ausgestaltet ist, um einem Bediener des Fahrzeugs bevorstehende Zustande vorhersagend mitzuteilen.
2. Technischer Hintergrund
Es ist weithin bekannt, dass eine Geschwindigkeitsüberschreitung einer der häufigsten Faktoren ist, die zu Fahrzeugunfällen beitragen. Insbesondere passieren diese Unfälle oft, wenn das Tempo eines oder mehrerer der Fahrzeuge das Tempo übersteigt, für das die Durchfahrtsstraße ausgelegt ist. Bauingenieure entwerfen Durchfahrtsstraßen typischerweise zum Teil auf der Grundlage von infolge der vertikalen Krümmungen (d. h. K-Werte) des Gebiets verfügbaren Ortsdistanzen und Behinderungen durch Kreuzungen. Die Durchfahrtsstraße wird derart entworfen, dass eine typische Kombination von Fahrer und Fahrzeug mit einer durchschnittlichen Reaktionszeit und minimalen Abbremsfähigkeiten anhalten kann, wenn ein Objekt mit minimaler Höhe auf dem Weg identifiziert wird. Somit ist es, wenn ein Fahrzeug zu schnell fährt, für den Fahrer schwieriger und manchmal unmöglich, sicher um das Objekt herumzulenken. Es sei angemerkt, dass es sein kann, dass ein Fahrer trotz der Bemühungen des Verkehrsministeriums, Schilder aufzustellen, ein Schild nicht beachtet oder übersieht oder dass ein Schild entfernt wurde oder verdeckt ist, wie beispielsweise durch anderen Verkehr, Laub, Gebäude oder dergleichen.
Um den Fahrer besser zu informieren, wurden redundante fahrzeuginterne Systeme entwickelt, um den Bediener oder Fahrer über die geltende Geschwindigkeitsbegrenzung oder den entsprechenden Zustand zu informieren. Beispielsweise ist es bekannt, eine Technologie des globalen Positionsbestimmungssystems (GPS-Technologie) oder eine Mobiltelefontechnologie und eine Kartendatenbank zu verwenden, um den Bediener kooperativ über die momentane Geschwindigkeitsbegrenzung oder andere Hinweise zu informieren. Es ist auch bekannt, die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu berechnen oder zu erhalten, sie mit der geeigneten Geschwindigkeitsbegrenzung zu vergleichen und dem Fahrer zu signalisieren, wenn das Fahrzeug die aufgestellte Geschwindigkeitsbegrenzung überschreitet. Es ist auch bekannt, ein "Vormerken" oder Eingeben der Geschwindigkeitsbegrenzungen in der bzw. in die Datenbank durchzuführen.
Diese herkömmlichen Systeme sind jedoch reaktionäre Systeme, die kein vorhersagendes Mittel zum Warnen des Fahrers vor der bevorstehenden Geschwindigkeitsbegrenzungsänderung oder dem bevorstehenden Zustand bereitstellen. Diese Systeme stellen auch kein Mittel zum geeigneten Berücksichtigen von speziellen Zuständen, wie beispielsweise ortszeitabhängigen Variablen und Änderungen der Ortszeit, bereit, wenn sich das Fahrzeug fortbewegt. Außerdem stellen diese Systeme auch starre One-size-fits-all-Modelle bereit, die keine Modifikationen durch einen Bediener ermöglichen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
In Ansprechen auf diese und andere Probleme, die durch herkömmliche Navigationssysteme und -verfahren verursacht werden, betrifft die vorliegende Erfindung ein verbessertes System, das Fahrer durch eine bessere Information bezüglich aufgestellter Geschwindigkeitsbegrenzungen und anderer Zustände unterstützt. Unter anderem ist die hier bereitgestellte Erfindung nützlich, um ein modifizierbares und vorhersagendes System bereitzustellen. Das System der Erfindung ist auch nützlich, um zeitabhängige Zustände richtig zu berücksichtigen und an den Fahrer weiterzuleiten.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Navigationssystem, das zur Verwendung bei einem Fahrzeug mit einem Bediener geeignet ist. Das System umfasst eine Kartendatenbank mit mindestens einem Datensatz, wobei der Datensatz einen Weg darstellt. Der Weg stellt eine Fahrtrichtung dar und umfasst mehrere Positionspunkte, wobei ein erster der Punkte mit Hinweisdaten in Korrelation steht. Das System umfasst auch eine Lokalisierereinrichtung, die kommunikativ mit der Datenbank gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um den Ort des Fahrzeugs zu ermitteln und den Ort mit einem zweiten der Punkte an dem Datensatz in Übereinstimmung zu bringen. Schließlich umfasst das System ferner einen Indikator, der kommunikativ mit der Einrichtung und der Datenbank gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um ein datenbezogenes Signal vorhersagend an den Bediener zu übermitteln, wenn sich das Fahrzeug an einer minimalen Distanz oder einem minimalen Zeitpunkt bis zu dem ersten Punkt befindet und auf diesen zufährt.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren, um dem Bediener eines Fahrzeugs vorhersagend einen zeitabhängigen variab len Zustand mitzuteilen. Das Verfahren umfasst die Schritte, dass die Fahrzeugposition hinsichtlich Breitengrad- und Längengradkoordinaten erhalten wird. Die Fahrzeugposition wird mit einem Punkt an einer fahrzeuginternen Kartendatenbank in Übereinstimmung gebracht, um einen ID-Link zu erhalten, an dem das Fahrzeug innerhalb der Kartendatenbank momentan positioniert ist. Unter Verwendung des ID-Links wird eine zeitspezifische Information erhalten, und die fahrzeuginterne Uhr wird demgemäß modifiziert, wenn es notwendig ist. Schließlich wird der momentane Zustand unter Verwendung der korrekten Ortszeit ermittelt.
Es ist zu verstehen und anzumerken, dass die vorliegende Erfindung gegenüber dem Stand der Technik eine Anzahl von Vorteilen bereitstellt, die beispielsweise umfassen, dass dem Bediener eines Fahrzeugs vorhersagend ein unmittelbar bevorstehender sich nähernder Verkehrszustand oder Wert mitgeteilt wird. Diese Erfindung erhöht die Effizienz einer Fahrzeugnavigation und eines Verkehrsflusses und schafft ein flexibles System, das modifiziert werden kann, um zu den Vorlieben eines bestimmten Bedieners zu passen. Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Hinweisnavigationssystem bereit, das die korrekte Ortszeit für einen geographischen Ort ermitteln kann.
Andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en) und den begleitenden Zeichnungen ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben, in denen
1 ein Aufriss eines Navigationssystems, eines Fahrzeugs und eines Bedieners gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 ein Aufriss des Armaturenbretts des in 1 gezeigten Fahrzeugs und Navigationssystems ist, der insbesondere den Monitor, den Kartendatensatz und das Signal zeigt;
3 eine Draufsicht des in 1 und 2 gezeigten Fahrzeugs auf einer Durchfahrtsstraße ist;
4 eine Draufsicht des Fahrzeugs auf einer Durchfahrtsstraße mit einer Hinweiszone ist;
5 eine Tabellenansicht einer zeitspezifischen Datenbank ist, die insbesondere Zeitzonendaten und Sommerzeitberücksichtigungswerte zeigt; und
6 eine Diagrammdarstellung eines Verfahrens zum Erhalten von zeitspezifischen Daten für einen geographischen Ort ist.
AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Wie es in 1 gezeigt ist, betrifft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Navigationssystem 10, das zur Verwendung bei einem Fahrzeug 12 und durch einen Bediener 14 geeignet ist. Das System 10 ist ausgestaltet, um dem Bediener vorhersagend einen sich nähernden Meilenstein, einen sich nähernden Grenzstein, ein sich näherndes Verkehrsschild, ein sich näherndes Ziel, eine sich nähernde Einrichtung, eine Mitteilung über einen Unfall oder einen Stau oder andere Hinweise mitzuteilen. Das heißt, das System 10 ist ausgestaltet, um den Bediener 14 auf der Grundlage des momentanen Orts des Fahrzeugs 12 hinsichtlich eines zukünftigen Zustands auf seinem Weg zu alarmieren. Das System 10 ist ferner ausgestaltet, um dem Bediener 14 auf der Grundlage eines Vergleichs des zukünftigen Zustands mit dem momentanen Ort und Zustand des Fahrzeugs 12 eine Hinweiswarnung bereitzustellen. Das System 10 ist hierin in Bezug auf Kraftfahrzeuge, wie beispielsweise Personenkraftwagen, Geländewagen, Lastwagen etc. dargestellt und beschrieben. Es kann jedoch auch für Luft- und Wasserfahrzeuge, die Bewegung eines Menschen oder immer dann verwendet werden, wenn eine Navigation und vorhersagende Alarme hinsichtlich zukünftiger Zustande erwünscht sind.
Bezug nehmend auf die Ausgestaltung des Systems 10 ist eine Datenbank 16 mit mindestens einem Kartendatensatz 16a bereitgestellt, der aus Positionspunkten besteht, wobei jeder Punkt einem Ort auf der Erde oder einem anderen Planten entspricht (sieh 1 und 2). Die Punkte stellen mindestens einen Weg 18 dar und stellen stärker bevorzugt mehrere Wege dar, um eine Straßenkarte zu bilden. Mindestens ein Teil der Punkte umfasst ID-Links, die eine Korrelation zwischen einem gegebenen Punkt und Hinweisdaten ermöglichen, die einem tatsächlichen Zustand an dem entsprechenden Ort entsprechen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform können die Hinweisdaten durch den Bediener eingegeben oder modifiziert werden. Schließlich kann die Datenbank 16 in dem System 10 durch herkömmliche Speichermittel, wie beispielsweise eine CD-ROM, eine interne Festplatte, auswechselbare Speicherkarten etc., gespeichert sein.
Das System 10 umfasst eine Lokalisierereinrichtung 20, die ausgestaltet ist, um den geographischen Ort des Fahrzeugs vorzugsweise in einem dreidimensionalen Koordinatensystem zu ermitteln. Wie es in 1 gezeigt ist, ermittelt eine bevorzugte Ausführungsform des Lokalisierers 20 die Längengrad-, Breitengrad- und Höhenkoordinaten des Fahrzeugs mittels GPS und umfasst somit ferner einen GPS-Empfänger 22, der in dem Fahrzeug 12 angebracht oder positioniert ist, und mindestens vier zugeordnete Satelliten 24, 26, 28, 30, die kommunikativ gekoppelt und ausgestaltet sind, um zu jeder Zeit separate Übertragungssignale an den Empfänger 22 zu übermitteln. Alternativ könnten andere Signalquellen, die sich an Steuerpunkten befinden, kommunikativ mit dem Empfänger 22 gekoppelt sein, und könnten andere Koordinatensysteme basierend auf einer Vielzahl von geodätischen Daten, Einheiten, Projektionen und Referenzen, wie beispielsweise Military Grid Reference System (MGRS) oder ECEF X, Y, Z, gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Schließlich ist die bevorzugte Lokalisierereinrichtung 20 kommunikativ mit der Datenbank 16 gekoppelt, und sind die beiden kooperativ ausgestaltet, um den tatsächlichen Ort des Fahrzeugs 12 mit einem ersten Positionspunkt 32 an dem Kartendatensatz 16a in Korrelation zu bringen. Wie es in 2 gezeigt ist, umfasst das bevorzugte System 10 ferner einen Monitor 34, der kommunikativ mit der Datenbank 16 und der Lokalisierereinrichtung 20 gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um den Kartendatensatz 16a und den Fahrzeugort für den Bediener 14 anzuzeigen.
Das System 10 umfasst ferner einen Indikator 36, der ausgestaltet ist, um vorhersagend ein Signal 34a an den Bediener 14 zu übermitteln, wenn sich das Fahrzeug 12 an einer minimalen Distanz oder einem minimalen Zeitpunkt bis zu einem betreffenden zweiten Positionspunkt 38 befindet und auf diesen zufährt. Das Signal 34a ist ausgestaltet, um den Bediener 14 hinsichtlich der Hinweisdaten, die mit dem zweiten Punkt 38 in Korrelation stehen, für eine vorbestimmte Dauer zu alarmieren. Stärker bevorzugt ist der Indikator 36 ausgestaltet, um, wenn die Hinweisdaten des zweiten Punkts 38 eine Verkehrsvorschrift darstellen, den momentanen Zustand des Fahrzeugs 12 mit den Zuständen zu vergleichen, die notwendig sind, um den Daten zu entsprechen. Das Signal 34a ist ferner ausgestaltet, um den Bediener nach dem Vergleich bezüglich eines nicht entsprechenden Zustands zu alarmieren. Somit umfasst der bevorzugte Indikator 36 einen Programmcode und Verarbeitungsfähigkeiten zum Ermitteln eines Hinweises oder von gewünschten Beziehungen. Am stärksten bevorzugt ist der Indikator 36 ausgestaltet, um verschiedene Grade von Nichtentsprechen zu ermitteln, und ist das Signal 34a ausgestaltet, um verschiedene Grade von Nichtentsprechen zu übermitteln. Beispielsweise kann das Signal 34a eines mehrerer Signale sein, die sich hinsichtlich Farbe, Tonlage, Lautstärke, Ort, Schriftart, Wortwahl, Blinkgeschwindigkeit, etc. unterscheiden. Der Indikator 36 ist kommunikativ mit dem Monitor 34 gekoppelt und kann ausgestaltet sein, um das Signal 34a darauf anzuzeigen; wie es jedoch in 2 gezeigt ist, liegt es sicherlich innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung, das Signal 34a von der Monitoranzeige des Kartendatensatzes 16a zu trennen, um das Signal 34a an einer Position anzuordnen, die besser wahrgenommen wird.
Somit ist das System 10 ausgestaltet, um den Bediener 14 vorhersagend hinsichtlich sich nähernder Zustände innerhalb des projizierten Wegs und nicht entsprechender Vergleiche einschließlich momentaner Zustande des Fahrzeugs 12 zu warnen. Die erfinderischen Aspekte und die erfinderische Funktionalität des Indikators 36 werden nachstehend im Kontext von Geschwindigkeitsbegrenzungshinweisen weiter beschrieben, wobei zu verstehen ist, dass die vorliegende Erfindung gleichermaßen auf andere Formen von Hinweisen anwendbar ist.
I. Informieren von Fahrern hinsichtlich aufgestellter Geschwindigkeitsbegrenzungen
Wenn Geschwindigkeitsbegrenzungshinweisdaten in der Fahrzeugkartendatenbank 16 aufgezeichnet sind, wird der Geschwindigkeitsbegrenzungswert für das momentane Straßen- oder Wegsegment, an dem sich das Fahrzeug 12 befindet, vorzugsweise abgerufen und dem Bediener 14 mitgeteilt, um eine Redundanz bereitzustellen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird anstatt der momentanen Geschwindigkeitsbegrenzung die bevorstehende Geschwindigkeitsbegrenzung angezeigt, wenn sich das Fahrzeug 12 innerhalb einer vorbestimmten Dauer (bei dem momentanen Tempo) bis zu einer bevorstehenden Geschwindigkeitsbegrenzungsverringerung 38a befindet (siehe 3). Stärker bevorzugt reicht die Dauer aus, um mit gegebener momentaner Geschwindigkeit und bevorzugter Abbremsrate des Fahrzeugs 12 ein Abbremsen des Fahrzeugs auf die bevorstehende Geschwindigkeitsbegrenzung zu ermöglichen. Vorzugsweise wird dem Bediener 14 zu jeder Zeit entweder die momentane oder die bevorstehende Geschwindigkeitsbegrenzung mitgeteilt, sie kann jedoch auch auf eine Bedieneranfrage hin entweder über ein visuelles, ein Audio- oder ein haptisches Mittel (wie beispielsweise eine Gaspedalkraftrückmeldung) mitgeteilt werden. Beispielsweise kann ein Sprachanforderung/Sprachantwort- oder ein Knopfdruck/Sprachantwort-Mechanismus betätigt werden, wenn eine Geschwindigkeitsbegrenzungsinformation erwünscht ist.
Alternativ kann, wenn der Positionspunkt-ID-Link den Durchfahrtsstraßennamen umfasst, eine zweite Datenbank (nicht gezeigt), die Namen und Geschwindigkeitsbegrenzungen in Korrelation bringt, verwendet werden, um die Geschwindigkeitsbegrenzung der Durchfahrtsstraße zu ermitteln. Es wird von Fachleuten verstanden werden, dass der Name der Durch fahrtsstraße dem Bediener oftmals durch eine Wortassoziation beim Aufrechterhalten der korrekten Fahrzeuggeschwindigkeit hilft. Wenn sich der Bediener hinsichtlich des momentanen Orts irrt, hilft die Information über den Straßennamen auch bei der Geschwindigkeitsbegrenzungsberücksichtigung.
II. Warnen des Fahrers vor Geschwindigkeitsbegrenzungsüberschreitung
Wie zuvor erwähnt umfasst ein neuer Aspekt der vorliegenden Erfindung das Alarmieren des Bedieners 14 nicht nur, wenn die momentane Geschwindigkeitsbegrenzung überschritten ist, sondern auch, wenn die bevorstehende Geschwindigkeitsbegrenzung überschritten ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden zwei Überschreitungsschwellenwerte mit der momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 verglichen, um einen zweistufigen Alarm (wie beispielsweise "Vorsicht" und "Warnung") für den Bediener 14 bereitzustellen. Alternativ können einstufige Alarme oder kontinuierlich variable Alarme (beispielsweise eine ansteigende Anzeige) realisiert sein.
Bei einem ersten bevorzugten Verfahren zum Berechnen einer Geschwindigkeitsbegrenzungsüberschreitung ermittelt der Indikator 36 die Vorsicht- und Warnschwellenwerte auf der Grundlage eines konstanten Offsets von der Geschwindigkeitsbegrenzung, wobei V die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit ist und V_SpeedLimit die angezeigte Geschwindigkeitsbegrenzung ist. Beispielsweise kann "Vorsicht" übermittelt werden, wenn eine Vorsicht-Konstante von 5 mph (8 km/h) überschritten ist, während eine "Warnung" übermittelt wird, wenn eine Konstante von 10 mph (16 km/h) überschritten ist. Vorsicht-Warnungen werden bereitgestellt, wenn das Folgende gilt: VSpeedLimit + VWarningConstant > V ≥ VSpeedLimit + VCautionaryConstant
Unmittelbare Warnungen, wie beispielsweise die in 2 gezeigte, werden bereitgestellt, wenn das Folgende gilt: V ≥ VSpeedLimit + VWarningConstant
Bei einem zweiten bevorzugten Verfahren ermittelt der Indikator 36 die Vorsicht- und Warnschwellenwerte auf der Grundlage einer prozentualen Überschreitung der Geschwindigkeitsbegrenzung. Beispielsweise können die Vorsicht- bzw. Warnschwellenwerte einer Überschreitung von 10% bzw. 15% der angezeigten Geschwindigkeitsbegrenzung entsprechen. Vorsicht-Warnungen werden daher bereitgestellt, wenn das Folgende gilt: VSpeedLimit + (VSpeedLimit)(VWarningPercent) > V ≥ VSpeedLimit + (VSpeedLimit)(VCautionaryPercent)
Unmittelbare Warnungen werden bereitgestellt, wenn das Folgende gilt: V ≥ VSpeedLimit + (VSpeedLimit)(VWarningPercent)
Schließlich ermittelt der Indikator 35 bei einer dritten bevorzugten Ausführungsform die Vorsicht- und Warnschwellenwerte auf der Grundlage einer Kombination einer prozentualen Überschreitung mit einem konstanten Offset. Bei dieser Ausgestaltung werden Vorsicht-Warnungen bereitgestellt, wenn das Folgende gilt (und der Schwellenwert einer unmittelbaren Warnung nicht überschritten ist):
Unmittelbare Warnungen werden bereitgestellt, wenn das Folgende gilt:
Es liegt innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung, dass andere Verfahren zum Berechnen einer Geschwindigkeitsüberschreitung verwendet werden können. Bei jeder Realisierung, bei der die Vorsicht- und Warnalarmstufe gleichzeitig aktiviert werden können, muss der Indikator 36 jedoch die Warnalarmstufe an den Bediener 14 übermitteln und die Vorsichtsalarmstufe unterdrücken.
III. Informieren von Fahrern über Richtgeschwindigkeitszonen
Wie es in 4 gezeigt ist, ist der Indikator 36 ausgestaltet, um, wenn die bevorstehende Geschwindigkeitsbegrenzungsverringerung den Beginn 40 einer Richtgeschwindigkeitsbegrenzungszone 42 markiert, das Ende 44 der Zone zu erkennen oder die Richtgeschwindigkeitsbegrenzung der Zone für eine vorbestimmte Dauer anzuzeigen. Wenn der benachbarte Weg 46 eine entgegengesetzte Fahrtrichtung und eine entsprechende Richtgeschwindigkeitsbegrenzungszone 48 darstellt, entspricht das Ende 44 der Richtwertzone 42 des momentanen Wegs dem Beginn 50 der benachbarten Zone 48. Mit anderen Worten werden das Ende 44 der Richtwertzone 42 des momentanen Wegs und der Beginn 50 der benachbarten Zone 48 als sich am selben Ort befindend betrachtet.
Wenn für die andere Seite der Durchfahrtsstraße keine entsprechende Richtwertzone existiert, ermittelt ein Richtgeschwindigkeitsbegrenzungsendzeitpunkt T_{AdvisorySpeedLimitEnd}, wann der Richtwert nicht mehr mitgeteilt werden sollte. Dieser Wert ist vorzugsweise als eine Kalibrierungskonstante definiert. Alternativ kann anstatt der Zeitmessung ein Richtwertzonendistanzmaß aufgezeichnet sein und verwendet werden. In diesem Fall wird der Richtwert nicht mehr mitgeteilt, nachdem das Fahrzeug eine spezifizierte Distanz gefahren ist, die auch als eine Systemkalibrierungskonstante definiert sein kann.
Es wird ein bevorzugter Abbremsratenwert verwendet, um die Zeitdauer bis zur Ankunft des Fahrzeugs 12 am Beginn 40 der Richtwertzone 42 zu ermitteln. Die Vorschauzeitdauer T_{AdvisorySpeedLimitPreview} zum Anzeigen einer bevorstehenden Richtgeschwindigkeitszone wird wie nachstehend gezeigt berechnet:
Unter Verwendung dieses vorhersagenden Zeitmaßes wird der Bediener immer mindestens G_{MinimumPreviewTime} Sekunden vor dem Ort eines Schilds über eine bevorstehende Richtwertzone informiert. Beispielsweise kann die minimale Vorschauzeitdauer G_{MinimumPreviewTime} 5 Sekunden betragen. Die Vorschauzeitdauer ist länger, wenn berechnet wird, dass die Zeitdauer, die notwendig ist, um von der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit mit der bevorzugten Abbremsrate auf die bevorstehende Richtgeschwindigkeitsbegrenzung abzubremsen, größer als G_{MinimumPreviewTime} Sekunden ist. Die bevorzugte Abbremsrate des Fahrers kann entweder als eine Kalibrierungskonstante in das System 10 programmiert sein oder stärker bevorzugt durch den Bediener 14 eingegeben und modifiziert werden.
IV. Informieren von Fahrern über spezielle zeitabhängige Geschwindigkeitsbegrenzungen
Das System 10 ist ferner ausgestaltet, um die korrekte Ortszeit zu ermitteln, wenn die Richtgeschwindigkeitsbegrenzungszone 42 oder eine bevorstehende Geschwindigkeitsbegrenzungsänderung eine datums- und/oder zeitabhängige Variable darstellt, wie es typischerweise in Zonen vor Schulen oder in verkehrsreichen Gebieten zu Stoßzeiten der Fall ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform können die Zeitdaten von dem GPS und die fahrzeuginterne Kartendatenbank 16 verwendet werden, um die Fahrzeuguhr 48 auf die momentane Zeit und das momentane Datum zu stellen und periodisch zu synchronisieren. Insbesondere können, wenn die Kartendatenbank 16 Zeitzonen- und Sommerzeitberücksichtigungsattribute (DST-Berücksichtigungsattribute) umfasst, diese Attribute direkt verwendet werden, um die korrekte Ortszeit für einen gegebenen Positionspunkt festzulegen. Die korrekte Zeit in dem Fahrzeug 12 bleibt aufrecht erhalten, wenn das Fahrzeug 12 eine Zeitzonengrenze überquert, und in Bereichen, in denen die DST berücksichtigt wird.
Wenn die Kartendatenbank keine Zeitinformationsattribute enthält, umfasst das System 10 vorzugsweise mindestens eine zeitspezifische Datenbank 50, die eine Zeitinformation (d. h. Zeitzone und DST-Berücksichtigung) mit einem geographischen Ort in Korrelation bringt (siehe 5). Bei dieser Ausgestaltung ist die zeitspezifische Datenbank 50 kommunikativ über den ID-Link eines gegebenen Positionspunkts mit der Kartendatenbank 16 und der Lokalisierereinrichtung 20 gekoppelt. Es liegt jedoch sicherlich innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung, die Datenbanken 16, 50 zu kombinieren, um eine einheitliche Datenbank zu bilden. Wie es in 5 gezeigt ist, können die Zeitinformationen für die meisten Orte beispielsweise durch den Namen des Bezirks unterschieden werden. Obwohl es selten ist, können Zeitzonengrenzen in einigen spärlich besiedelten Gebieten nicht einfach aus den Nachschlagetabellen extrahiert werden, da die Zeitzonengrenze nicht einer politischen Grenze folgt, wie sie in der Kartendatenbank 16 definiert ist (z. B. kann ein einzelner Bezirk mehrere Zeitzonen enthalten). Es sei angemerkt, dass in diesem Fall die Geometrie von einer sich in der Nähe befindenden Straße verwendet werden kann, um die Zeitzonengrenze anzunähern.
Auf eine ähnliche Weise wird durch Ermitteln, ob der zugeordnete Ort die DST berücksichtigt, eine automatische Anpassung für die DST berücksichtigt. Wenn in der Kartendatenbank 16 keine DST-Daten umfasst sind, kann eine DST-Berücksichtigungsdatenbank (nicht gezeigt) bereitgestellt sein. Stärker bevorzugt umfasst die zeitspezifische Datenbank 50 jedoch ferner DST-Berücksichtigungswerte "Ja" oder "Nein" für jeden geographischen Ort, wie es in Spalte 3 von 5 gezeigt ist. Für Orte, die die DST nicht berücksichtigen, findet keine Zeitanpassung der Uhr statt, wenn die DST an jedem ersten Sonntag im April jedes Jahres beginnt. Dementsprechend wird für diese Orte keine Zeitanpassung durchgeführt, wenn die DST am letzten Sonntag im Oktober jedes Jahres endet.
Somit umfasst ein bevorzugtes Verfahren zum Ermitteln der korrekten Ortszeit, wenn die fahrzeuginterne Kartendatenbank 16 Zeitzonen- und DST-Berücksichtigungsdaten enthält, einen ersten Schritt 100 zur Ortung des Fahrzeugs hinsichtlich GPS-Koordinaten (siehe 6). In einem zweiten Schritt 102 wird die Fahrzeugposition dann mit einem Positionspunkt in der fahrzeuginternen Kartendatenbank 16 in Übereinstimmung gebracht, um einen ID-Link zu erhalten. In einem dritten Schritt 104 wird die zeitspezifische Information (Zeitzone und DST-Berücksichtigung) dann über den ID-Link aus der Kartendatenbank 16 extrahiert. Sobald die Zeit zone und die DST-Berücksichtigung erhalten wurden, wird in Schritt 106 eine Zeitstempelinformation von dem GPS verwendet, um die korrekte Ortszeit für den momentanen Fahrzeugort zu ermitteln. Diese GPS-Zeit ist als mittlere Greenwich-Zeit (GMT) in Millisekunden spezifiziert und wird dann dementsprechend durch Berechnen des Offsets von der GMT für die momentane Zeitzone angepasst (z. B. EST = GMT-5, CST = GMT-6 etc.). Schließlich kann die berechnete Ortszeit in Schritt 108 durch das System 10 verwendet werden, um die korrekte zeitabhängige Variable anzuzeigen, und endet das Verfahren in Schritt 110 durch Anzeigen des Signals 34a für den Bediener 14.
Wenn in der Kartendatenbank 16 keine Zeitinformation vorhanden ist, werden zusätzliche Schritte umfasst. Bei dieser Ausgestaltung wird in Schritt 104, sobald der Fahrzeugort an der Karte 16 ermittelt ist, der ID-Link verwendet, um eine ortsspezifische Information (Staat, Provinz, Bezirk etc.) für den gegebenen Positionspunkt mit Zeitzonen- und DST-Berücksichtigungsdaten von einer zeitspezifischen Datenbank 50 in Übereinstimmung zu bringen.
V. Vorhersagende Anzeige von bevorstehenden Geschwindigkeitsbegrenzungsänderungen und Richtwerten
Wie zuvor erwähnt ist ein neuer Aspekt des Systems 10 die vorhersagende Art des Alarmierens des Bedieners bezüglich bevorstehender Geschwindigkeitsbegrenzungsänderungen oder Richtwerte. Dazu wird ein Wert einer bevorzugten Abbremsrate verwendet, um die Zeitdauer bis zur Ankunft des Fahrzeugs an dem Ort der Geschwindigkeitsbegrenzungsänderung zu ermitteln. Ähnlich wie bei dem Richtwertzonenalarm wird die bevorstehende Geschwindigkeitsänderung dem Fahrer mindestens G_{MinimumPreviewTime} Sekunden vorher, möglicherweise in Abhängigkeit von dem erforderlichen Betrag an Geschwindigkeitsänderung länger, vorab angezeigt. Die Berechnung der Vorhersagezeitdauer ist gleichermaßen nachstehend gezeigt:
Unter Verwendung dieses Maßes der Vorhersagezeitdauer wird der Fahrer immer mindestens G_{MinimumPreviewTime} Sekunden vor dem Ort des Schilds über eine bevorstehende Geschwindigkeitsbegrenzungsverringerung informiert. Um eine Verwirrung zu minimieren und eine Geschwindigkeitsüberschreitung zu verhindern, werden bevorstehende Geschwindigkeitsbegrenzungserhöhungen vorzugsweise nicht vorhersagend gezeigt, da zu verstehen ist, dass die alte Geschwindigkeitsbegrenzung wirksam bleibt, bis der Ort der neuen Geschwindigkeitsbegrenzung erreicht ist. Wenn jedoch eine Geschwindigkeitsbegrenzungserhöhungsvorschau erwünscht ist, kann die vorhergehende Berechnung verwendet werden, um die Vorschauzeitdauer zu ermitteln, wobei der Absolutwert von (V_Speed – V_{UpcomingSpeedlimit}) verwendet wird.
VI. Steuern des Fahrzeugs
Das bevorzugte System 10 ist ferner ausgestaltet, um, wenn das Fahrzeug 12 mit einer automatischen Geschwindigkeitsregelung (wie beispielsweise einem Tempomaten) betrieben wird und das System 10 identifiziert hat, dass sich das Fahrzeug 12 einer Geschwindigkeitsbegrenzungsänderung oder einer Richtgeschwindigkeitszone nähert, automatisch die eingestellte Fahrzeuggeschwindigkeit zu ändern, um sie vor dem Ort des Geschwindigkeitsschilds mit der bevorstehenden Geschwindigkeitsbegrenzung in Übereinstimmung zu bringen. Ähnlich ist das bevorzugte System 10 ferner ausgestaltet, um, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit manuell gesteuert wird und das System 10 eine Überschreitung der Geschwindigkeit ermittelt hat, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 automatisch anzupassen. Beispielsweise könnte das System 10 kommunikativ mit dem Fahrzeug gekoppelt sein, um die Bremsen automatisch zu betätigen, das Gaspedal zu umgehen und dem Motor und dem Luftwiderstand zu ermöglichen, das Fahrzeug abzubremsen, oder den Kraftstoff- und/oder Lufteinlass zu modifizieren.
VII. Ändern des Hinweis- und Warnverhaltens
Ein weiterer neuer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit des Systems 10, durch den Bediener 14 modifiziert oder individuell angepasst zu werden. Diesbezüglich sei angemerkt, dass sich Bedienervorlieben und Umgebungsbedingungen stark ändern können. Somit ist das System 10 ferner ausgestaltet, um Vorliebendaten von dem Bediener 14 oder dem Fahrzeug 12 zu erfassen und die Attribute und Konstanten des Systems dementsprechend zu modifizieren. Ein bevorzugtes Verfahren zum Modifizieren des Systems 10 umfasst ein Erfassen von Informationen von dem Bediener 14 hinsichtlich der bevorzugten Alarmschwellenwerte, entweder in Bezug auf mph, km/h oder Prozent, ein Erfassen von Vorlieben von dem Bediener 14 in Bezug auf Beschleunigungs- und Abbremsraten (möglicherweise auf der Grundlage von Fahrzeugschaltmodi, wie beispielsweise "Winter", "Normal" und "Sport") und ein Erfassen von Vorlieben von dem Bediener in Bezug auf das Timing und die Dauer von Alarmen hinsichtlich bevorstehender Richtwertzonen oder Geschwindigkeitsbegrenzungen, wobei die Eingabe zeitbasiert oder distanzbasiert sein könnte oder auf anderen Kriterien basieren könnte.
Das bevorzugte System 10 ist ferner ausgestaltet, um den Bediener 14 bei gegebenen Attributen oder Hinweisdaten unterschiedlich zu alarmieren. Beispielsweise kann das Signal 34a in Abhängigkeit von der Oberfläche der Durchfahrtsstraße (gepflastert/nicht gepflastert) und/oder der Klassifizierung (Schnellstraßen, Fernstraßen, Nebenstraßen etc.), der Tageszeit oder dem Wochentag, der Vertrautheit mit dem Gebiet, dem Vorhandensein oder der Intensität bestimmter Wetterbedingungen oder dem Vorhandensein von erwarteten oder tatsächlichen Verkehrsbedingungen modifiziert werden. In Bezug auf letzteres könnte sich das System 10 aus Sicherheitsgründen, wenn das Verkehrsaufkommen hoch ist, oder wenn das Fahrzeug 12 allein aus Strafzettelvermeidungsgründen fährt, empfindlicher auf eine Geschwindigkeitsbegrenzungsüberschreitung verhalten.
Die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind nur als Erläuterung zu verwenden und sollten nicht in einem einschränkenden Sinne beim Interpretieren des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Offensichtliche Abwandlungen der beispielhaften Ausführungsformen und Betriebsverfahren, wie hierin ausgeführt, könnten leicht von Fachleuten durchgeführt werden, ohne von der Idee der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die Erfinder legen hiermit ihre Absicht dar, sich auf die Äquivalenzlehre zu berufen, um den vernünftigerweise angemessenen Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu ermitteln und bewerten, der jedes System oder Verfahren betrifft, dass nicht grundlegend von dem wortsinngemäßen Schutzumfang der Erfindung abweicht, aber außerhalb desselben liegt, wie er in den folgenden Ansprüchen ausgeführt ist.
Zusammenfassung
Ein Navigationssystem (10), das zur Verwendung bei einem Fahrzeug (12) mit einem Bediener (14) geeignet ist, umfasst eine Kartendatenbank (16), die einen momentanen Fahrzeugweg darstellt, eine Lokalisierereinrichtung (20), die kommunikativ mit der Datenbank (16) gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um den Ort des Fahrzeugs (12) zu ermitteln und den Ort mit einem Positionspunkt innerhalb der Datenbank (16) in Verbindung zu bringen. Das System (10) umfasst ferner einen verbesserten Indikator (34), der ausgestaltet ist, um dem Bediener (14) vorhersagend einen bevorstehenden Zustand mitzuteilen, einen zeitabhängigen variablen Zustand zu ermitteln, einen momentanen Zustand des Fahrzeugs (12) mit dem bevorstehenden Zustand zu vergleichen und den Bediener (14) hinsichtlich eines nicht entsprechenden Vergleichs zu alarmieren. Das System (10) ist ferner ausgestaltet, um von dem Bediener (14) und dem Fahrzeug (12) Vorlieben zu empfangen, um einen modifizierbaren Betriebsmodus darzustellen.

Claims

Navigationssystem, das zur Verwendung bei einem Fahrzeug mit einem Bediener geeignet ist, wobei das System umfasst: eine Kartendatenbank mit mindestens einem Datensatz, wobei der Datensatz mindestens einen Weg darstellt, wobei der Weg eine Fahrtrichtung darstellt und mehrere Positionspunkte umfasst, wobei ein erster der Punkte mit Hinweisdaten in Korrelation steht; eine Lokalisierereinrichtung, die kommunikativ mit der Datenbank gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um den Ort des Fahrzeugs zu ermitteln und den Ort mit einem zweiten der Punkte an dem Datensatz in Übereinstimmung zu bringen; und wobei die Verbesserung einen Indikator umfasst, der kommunikativ mit der Einrichtung und der Datenbank gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um ein datenbezogenes Signal vorhersagend an den Bediener zu übermitteln, wenn sich das Fahrzeug an einer minimalen Distanz oder einem minimalen Zeitpunkt bis zu dem ersten Punkt befindet und auf diesen zufährt.
System nach Anspruch 1, wobei die Daten die Existenz einer maximalen Geschwindigkeitsbegrenzung für den Weg, eines Verkehrsschilds oder einer Verkehrseinrichtung, den Namen der Durchfahrtsstrafe, auf der sich das Fahrzeug befindet, eine Mitteilung über einen Unfall oder eine Mitteilung über einen Verkehrsstau an dem Punkt darstellen.
System nach Anspruch 1, wobei das Signal eine visuell wahrnehmbare Darstellung der Daten ist.
System nach Anspruch 1, wobei die Daten eine zeitabhängige Variable sind, wobei die Datenbank, die Einrichtung und der Indikator kooperativ ausgestaltet sind, um die korrekte Ortszeit an dem Punkt zu ermitteln, um die geeignete Variable zu erhalten.
System nach Anspruch 4, wobei der Kartendatensatz mit mindestens einer Zeitzone in Korrelation steht, wobei der Indikator eine Uhr umfasst und ferner ausgestaltet ist, um die Uhr entsprechend der Kartendatensatz-Zeitzone anzupassen.
System nach Anspruch 5, umfassend eine zeitspezifische Datenbank, die kommunikativ mit der Kartendatenbank gekoppelt ist und mehrere Datensätze geographischer Bereiche umfasst, wobei jeder Datensatz eines geographischen Bereichs eine geltende Zeitzone darstellt, wobei der Kartendatensatz mit mindestens einem der Datensätze geographischer Bereiche in Korrelation steht.
System nach Anspruch 4, wobei der erste Punkt ferner mit einem Sommerzeitberücksichtigungswert "Ja" oder "Nein" in Korrelation steht, wobei der Indikator eine Uhr umfasst und ferner ausgestaltet ist, um die Ortszeit entsprechend dem Wert zu ermitteln.
System nach Anspruch 7, umfassend eine Sommerzeitberücksichtigungs-Datenbank, die kommunikativ mit der Kartendatenbank gekoppelt ist und mehrere Datensätze geographischer Bereiche umfasst, wobei jeder Datensatz eines geographischen Bereichs einen Sommerzeitberücksichtigungswert darstellt, wobei der Kartendatensatz mit mindestens einem der Datensätze geographischer Bereiche in Korrelation steht.
System nach Anspruch 1, wobei die Ortungseinrichtung ein GPS-System umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei die Daten den Beginn einer Richtwertzone angeben, wobei die Zone ein Zonenende aufweist, wobei das Ende durch den Beginn einer benachbarten Richtwertzone mit einer entgegengesetzten Fahrtrichtung, eine konstante Richtwertdauer oder eine konstante Richtwertlänge definiert ist.
System nach Anspruch 1, wobei das Erscheinen, das Timing oder die Dauer des Signals durch eine Eingabe des Bedieners oder von außen modifiziert werden können.
System nach Anspruch 1, wobei das Signal bei einer Anfrage an den Bediener übermittelt wird.
System nach Anspruch 12, wobei die Anfrage unter Verwendung eines Sprachanforderung/Sprachantwort- oder Knopfdruck/Sprachantwort-Mechanismus durchgeführt wird.
Navigationssystem, geeignet zur Verwendung bei einem Fahrzeug mit einem Bediener, wobei das System umfasst: eine Kartendatenbank mit mindestens einem Datensatz, wobei der Datensatz mindestens einen Weg darstellt, wobei der Weg eine Fahrtrichtung darstellt und mehrere Positionspunkte umfasst, wobei ein erster der Punkte mit einer Geschwindigkeitsbegrenzung für den Weg an dem Punkt in Korrelation steht; eine Lokalisierereinrichtung, die kommunikativ mit der Datenbank gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um den Ort des Fahrzeugs zu ermitteln und den Ort mit einem zweiten der Punkte an dem Datensatz in Übereinstimmung zu bringen; und wobei die Verbesserung einen Indikator umfasst, der kommunikativ mit der Einrichtung und der Datenbank gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um ein datenbezogenes Signal vorhersagend an den Bediener zu übermitteln, wenn sich das Fahrzeug an einer minimalen Distanz oder einem minimalen Zeitpunkt bis zu dem ersten Punkt befindet und auf diesen zufährt, wobei der Indikator ferner ausgestaltet ist, um die Daten für eine vorbestimmte Zeitdauer, die größer als Null ist, vorhersagend an den Bediener zu übermitteln und die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu erhalten.
System nach Anspruch 14, wobei die Dauer nicht größer als die Differenz zwischen der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit und der Geschwindigkeitsbegren zung geteilt durch eine bevorzugte Abbrems- oder Beschleunigungsrate ist.
System nach Anspruch 14, wobei der Indikator ferner ausgestaltet ist, um vorhersagend mehrere datenbezogene Signale an den Bediener zu übermitteln, wobei jedes Signal bei der Überschreitung einer anderen Differenz übermittelt wird, um einen konstanten Offset darzustellen.
System nach Anspruch 14, wobei der Indikator kommunikativ mit den Beschleunigungs- und Abbremsmechanismen des Fahrzeugs gekoppelt ist und kooperativ ausgestaltet ist, um das Fahrzeug innerhalb der Dauer automatisch auf die Geschwindigkeitsbegrenzung zu beschleunigen oder abzubremsen.
System nach Anspruch 14, wobei der Indikator ferner ausgestaltet ist, um vorhersagend mehrere datenbezogene Signale an den Bediener zu übermitteln, wobei jedes Signal bei der Überschreitung eines erhöhten Prozentanteils der Geschwindigkeitsbegrenzung übermittelt wird, um einen prozentualen Offset darzustellen.
System nach Anspruch 18, wobei jedes Signal bei der Überschreitung der Summe eines erhöhten Prozentanteils der Geschwindigkeitsbegrenzung und einer Konstante übermittelt wird, um eine Kombination aus Multiplikator und konstantem Offset darzustellen.
Verfahren, um dem Bediener eines Fahrzeugs vorhersagend einen zeitabhängigen variablen Zustand mitzuteilen, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass a) die Fahrzeugposition hinsichtlich Breitengrad und Längengrad erhalten wird; b) die Fahrzeugposition mit einem Punkt an einer fahrzeuginternen Kartendatenbank in Übereinstimmung gebracht wird, um einen ID-Link zu erhalten, an dem das Fahrzeug innerhalb der Kartendatenbank momentan positioniert ist; c) eine zeitspezifische Information unter Verwendung des ID-Links erhalten wird und die fahrzeuginterne Uhr dementsprechend modifiziert wird, wenn es notwendig ist; und d) die korrekte Ortszeit verwendet wird, um den momentanen Zustand zu ermitteln.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei Schritt (c) ferner die Schritte umfasst, dass eine ortsspezifische Information unter Verwendung des ID-Links erhalten wird und eine zeitspezifische Information ermittelt wird, die den momentanen Ort betrifft.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei Schritt (c) ferner die Schritte umfasst, dass die Kartendatenbank kommunikativ mit einer Datenbank zeitspezifischer Informationen gekoppelt wird und automatisch die zeitspezifische Information, die den momentanen Ort betrifft, ermittelt wird.