DE19521914A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Informationen über die Umgebung eines Fahrzeugs - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Informationen über die Umgebung eines FahrzeugsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gewinnung von
Informationen über die Umgebung eines Fahrzeugs einer Stichprobenfahrzeugflotte,
bei dem Fahrzeugdaten in bestimmten Abständen, welche einer vorgegebenen
Zeitspanne oder einer vorgegebenen Wegstrecke entsprechen, im Fahrzeug erfaßt
und zusammen mit den Positionsdaten an einen Verkehrsrechner übertragen werden.
Aus der nicht vorveröffentlichten DE 1 95 08 486 ist es bekannt, zur Ermittlung von
Verkehrslage- oder Straßendaten eine Stichprobenfahrzeugflotte zu verwenden, bei
der einzelne als "Floating Cars" bezeichnete Stichprobenfahrzeuge zum Beispiel über
Funk vorbestimmte Fahrzeugdaten und dazugehörige Positionsdaten an eine
Empfangsstelle eines Verkehrsrechners zu übertragen. Mit Hilfe dieser Daten ermittelt
dann der Verkehrsrechner anhand vorbestimmter Algorithmen zum Beispiel die
Verkehrslage und/oder den Straßentyp.
So wird z. B. der zeitliche Verlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit zusammen mit der
Beschleunigung des Fahrzeugs erfaßt und an den Verkehrsrechner übermittelt; durch
den Verkehrsrechner werden dann daraus bestimmte Aussagen über den Typ der
befahrenen Straße und die Verkehrslage auf dieser Straße abgeleitet. Die Ableitung
der entsprechenden Verkehrslagedaten erfolgt anhand vorgegebener Kriterien mittels
entsprechender Rechenprogramme. Eine mittlere Fahrgeschwindigkeit von 130 km/h
läßt beispielsweise den Schluß zu, daß sich das Fahrzeug auf einer Autobahn bewegt
und der Verkehr normal ist.
Informationen über die Umgebung des Fahrzeugs, d. h. über die aktuell vorliegenden
Umweltbedingungen (z. B. Nebel, Regen, Glatteis, Wind usw.) können aus diesen
Fahrzeugdaten nicht ohne weiteres gewonnen werden, obwohl dies für eine
erfolgreiche Verkehrsleitung und -planung von großem verkehrstechnischem Interesse
ist. Eine persönliche Befragung der jeweiligen Fahrer der Stichprobenfahrzeuge z. B.
über Funktelefon scheidet wegen des hohen personellen Aufwands und der damit
verbundenen Kosten aus. Eine automatisierte Befragung der Fahrer mit Hilfe von
klassifizierten Umgebungsmerkmalen würde zwar die Abfrage vereinfachen und den
Aufwand etwas reduzieren, ist aber unter dem Gesichtspunkt der Fahrsicherheit
bedenklich und immer noch von der eigentlich angestrebten automatischen Erfassung
der Umgebungsmerkmale (Umgebungsbedingungen) auf der Grundlage objektiver
Daten weit entfernt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Gewinnung von
Informationen über die Umgebung eines Fahrzeugs einer Stichprobenfahrzeugflotte
sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben, das
automatisiert durchgeführt werden kann und ohne Einschaltung z. B. des
Fahrzeugführers eine Erfassung der Umgebungsmerkmale anhand objektiver Kriterien
ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens ist erfindungsgemäß
gekennzeichnet durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Durch die
kennzeichnenden Merkmale der Unteransprüche 2 bis 10 ist dieses Verfahren in
vorteilhafter Weise weiter ausgestaltbar. Eine Vorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Merkmale des Patentanspruchs 11 auf.
Die Erfindung sieht vor, Betriebszustände von Aggregaten des Fahrzeugs zu erfassen
und aus den erfaßten Betriebszuständen anhand von vorgegebenen Entscheidungs
kriterien charakteristische Merkmale der Umgebung (Umgebungsmerkmale) des
Fahrzeugs zu bestimmen.
So ist es zweckmäßig, die Schalterstellungen bestimmter ausgewählter Aggregate im
Fahrzeug zu erfassen. Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen, die die
Aggregate steuernde Signale aufzunehmen und über gewisse vorgegebene
Zeitspannen aufzuzeichnen. Gleichermaßen sollen die Betriebszustände der
Aggregate des Fahrzeugs über die von den Aggregaten abgegebenen Signale erfaßt
werden. Zusätzlich wird vorgeschlagen, daß die Betriebszustände der Aggregate des
Fahrzeugs über die Wirkungen der Aggregate ermittelt werden.
Durch die alternativ oder kommulativ anwendbaren Arten der Datenerfassung wird
erreicht, daß alle diejenigen Fahrzeugdaten erfaßt und dem Verkehrsrechner zur
Verfügung gestellt werden können, die Informationen über die Umgebung des
entsprechenden Fahrzeugs enthalten, so daß der Verkehrsrechner daraus mittels
objektiver Kriterien die objektiv vorliegenden Umgebungsmerkmale ermitteln kann. Das
Verfahren läßt sich ohne Einschaltung der Fahrzeugführer oder anderer Personen
vollkommen automatisiert durchführen, was mit relativ geringen Kosten verbunden ist.
Es wird mit der Erfindung vorgeschlagen, vorzugsweise die Betriebszustände der
Lenkeinrichtung, der Räder, des Antiblockiersystems, der Antriebsschlupfregelung, der
Scheibenwischeranlage, der Warnblinkanlage, der Lichtanlage, der
Nebelschlußleuchte und/oder der Heckscheibenheizung im Fahrzeug zu erfassen.
Vorteilhafterweise werden die Betriebszustände der Aggregate des Fahrzeugs
berührungslos, insbesondere optisch erfaßt. Zur Weiterleitung des Lichts sind
insbesondere Lichtwellenleiter und zur Umwandlung der Lichtsignale in elektrische
Größen opto-elektronische Wandler vorgesehen.
Um die Betriebszustände der Aggregate auf einfache Weise bewerten zu können, wird
mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die vorgegebenen Entscheidungskriterien in
Form von Tabellen in einem elektronischen Speicher abgelegt sind. Dadurch ist es
möglich, die charakteristischen Merkmale der Umgebung des Fahrzeugs mit Hilfe der
Fuzzy-Logik zu bestimmen.
Die Bestimmung der charakteristischen Merkmale der Umgebung des Fahrzeugs wird
zweckmäßigerweise von einem im Fahrzeug installierten Bordcomputer durchgeführt,
und anschließend werden die charakteristischen Merkmale der Umgebung an den
Verkehrsrechner übertragen.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt vorteilhafterweise
- - Einrichtungen zum Erfassen der anfallenden Fahrzeugdaten und
- - eine Positionsbestimmungsvorrichtung zur Ermittlung der Positionsdaten in bestimmten Abständen, welche einer vorgegebenen Zeitspanne oder einer vorgegebenen Wegstrecke entsprechen,
- - mindestens einen Speicherbereich zum Ablegen der erfaßten Daten
- - mindestens einen Arbeitsspeicherbereich mit einem Rechenprogramm zur Bestimmung charakteristischer Merkmale der Umgebung des Fahrzeugs anhand von vorgegebenen Entscheidungskriterien aus den Betriebszuständen von Aggregaten des Fahrzeugs,
- - eine Einrichtung zur Übermittlung der Fahrzeug- und Positionsdaten an den Verkehrsrechner
- - eine zentrale Prozessoreinheit und
- - einen Datenbus, durch den die einzelnen Einrichtungen datentechnisch miteinander verbunden sind.
Anhand der in der einzigen Figur dargestellten Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert.
Die Figur zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Gewinnung von
Informationen über die Umgebung eines Fahrzeugs, die im Fahrzeug installiert ist. Die
Vorrichtung weist eine Sende- und Empfangseinheit 1 zur Datenübertragung an einen
Verkehrsrechner 8 auf. Wie die Figur erkennen läßt, umfaßt die Vorrichtung weiter
eine zentrale Prozessoreinheit (CPU) 2, die mit einem Datenbus 3 verbunden ist.
Weiterhin sind mit dem Datenbus 3 ein als Ringspeicher organisierter Speicherbereich
4 zum Ablegen der erfaßten Daten und ein Arbeitsspeicherbereich 5 verbunden, wobei
in dem Arbeitsspeicherbereich 5 ein Rechenprogramm zur Bestimmung
charakteristischer Merkmale der Umgebung des Fahrzeugs anhand von vorgegebenen
Entscheidungskriterien abgelegt ist, wobei die Merkmalsbestimmung aus den
Betriebszuständen von speziellen Aggregaten des Fahrzeugs erfolgt. Zur Erfassung
der Betriebszustände (Fahrzeugdaten) sind im Fahrzeug Sensoren/Aktoren 6
angeordnet, die ebenfalls an dem Datenbus 3 angeschlossen sind. Die Vorrichtung
weist zur Bestimmung der aktuellen Positionsdaten einen GPS-Empfänger 7 auf; der
GPS-Empfänger 7 ist über den Datenbus 3 mit der zentralen Prozessoreinheit (CPU) 2
datentechnisch verbunden. Datentechnisch ist die Vorrichtung außerdem drahtlos mit
dem Verkehrsrechner 8 verbindbar, der mit wiederum mit einer Sende- und
Empfangseinheit 9 ausgerüstet ist. Die drahtlose Verbindung mit dem Verkehrsrechner
8 kann z. B. über ein Funktelefonnetz hergestellt werden.
Ein Fahrzeug einer Stichprobenflotte weist zur Durchführung des Verfahrens in dem
Fahrzeug installierte Sensoren 6 auf; die Sensoren 6 erfassen kontinuierlich
veränderliche Zustandsgrößen, und zwar insbesondere die Betriebszustände
vorzugsweise mehrerer Aggregate, wie z. B. die Umlaufgeschwindigkeit der Räder, den
Lenkradeinschlag der Lenkeinrichtung etc. Dabei kann die Umlaufgeschwindigkeit der
Räder beispielsweise auf optischem Wege berührungslos bestimmt werden, d. h.
verzögerungsfrei und ohne mechanische Verschleißerscheinungen. Das Fahrzeug
weist weiter Sensoren 6 auf, die diskrete Zustandsgrößen, wie z. B. die Stellung
verschiedener Schalter erfassen, insbesondere die Schalter des Scheibenwischers,
der Lichtanlage, der Nebelschlußleuchte und der Nebelscheinwerfer, der
Heckscheibenheizung etc. Das Fahrzeug ist weiterhin mit Einrichtungen ausgestattet,
die in dem Fahrzeug den Betrieb von aktiven Vorrichtungen (Aktoren 6) wie des
Antiblockiersystems (ABS) und der Antriebsschlupfregelung (ASR) anzeigen und
erfassen. Dabei wird der Betriebszustand der aktiven Vorrichtungen insbesondere über
die die Aggregate steuernden Signale und über die die von den Aggregaten
abgegebenen Signale erfaßt.
Das Fahrzeug einer Stichprobenfahrzeugflotte besitzt außerdem einen GPS-
Empfänger 7 für die Satelliten-Navigation (GPS gleich Global Positioning System) als
Positionsbestimmungsvorrichtung. Der GPS-Empfänger 7 erzeugt fortlaufend in
vorbestimmten Zeitabständen Positionsdaten, die die momentane Position (Länge,
Breite, Zeit) des Fahrzeugs in einem vorbestimmten Koordinatensystem
(Längengrade, Breitengrade) enthalten, sowie ggf. Richtungs- und/oder
Geschwindigkeitsdaten über die momentane Bewegung des Fahrzeugs.
Die Betriebszustände werden von der zentralen Prozessoreinheit (CPU) 2
beispielsweise zyklisch in bestimmten Zeitabständen abgefragt und über den
Datenbus 3 in dem als Ringspeicher organisierten Speicherbereich 4 abgelegt. Im
Ringspeicher werden die ältesten Daten ständig von den neuen überschrieben; die
Größe des Speicherbereichs 4 bestimmt damit die zur Auswertung maximal zur
Verfügung stehende Datenmenge.
Zur Bestimmung der charakteristischen Merkmale der Umgebung des Fahrzeugs
werden im Speicherbereich 4 abgelegte Daten (Betriebszustände) von der zentralen
Prozessoreinheit (CPU) 2 z. B. in den Arbeitsspeicherbereich 5 geholt und ein
Rechenprogramm gestartet. Das Rechenprogramm enthält die Entscheidungskriterien,
nach denen die erfaßten Betriebszustände einem oder mehreren Merkmalen der
Umgebung zugeordnet werden. Ein bestimmtes Merkmal der Umgebung liegt immer
dann vor, wenn die einzelnen Betriebszustände innerhalb der für dieses Merkmal
jeweils typischen Toleranzbereiche der Betriebszustände liegen. Die typischen
Toleranzbereiche der Betriebszustände müssen vorher anhand von praktischen
Erfahrungen bestimmt und z. B. in Form von einen Toleranzbereich definierenden
oberen und unteren Grenzen in das Rechenprogramm eingegeben werden. Zur
Absicherung der Aussagen werden auch Daten zusätzlich im Fahrzeug installierter
Sensoren, z. B. ein Temperatursensor zur Bestimmung der Außentemperatur, zur
Auswertung mitherangezogen. Denkbar ist auch, die Luftfeuchtigkeit der Umgebung
durch einen entsprechenden Sensor zu erfassen und bei der Auswertung zu
berücksichtigen.
Bei den Schalterstellungen einzelner Aggregate wird vorzugsweise nur die der Stellung
zugeordnete Zahl jeweils für das entsprechende Umgebungsmerkmal in das
Rechenprogramm eingegeben; sind einem Merkmal mehrere Schalterstellungen
zugeordnet, so werden die entsprechenden Zahlen eingegeben. Beispielsweise
werden dem Umgebungsmerkmal "Regen" die Scheibenwischer-Schalterstellungen
1, 2, 3 und 4 zugeordnet, die Scheibenwischer-Schalterstellung 0 (Scheibenwischer
"aus") gehört nicht zu diesem Umgebungsmerkmal. Die Schalterstellung 4 erfaßt das
Umgebungsmerkmal "starker Regen"; in diesem Fall ist die Abfrage der
Betriebszustände weiterer Aggregate oder Sensoren nicht erforderlich, um dieses
Umgebungsmerkmal zu erfassen.
Bei den kontinuierlich veränderlichen Betriebszuständen entspricht dem
Umgebungsmerkmal "trockene Straße" auf einer Autobahn z. B. ein Geschwindigkeits
bereich von 100 bis 200 km/h, die untere Grenze ist in diesem Fall 100 km/h und die
obere 200 km/h für das Umgebungsmerkmal "trockene Straße", das selbstverständlich
nur dann den erfaßten Betriebszuständen zugeordnet wird, wenn auch alle anderen
Betriebszustände die jeweiligen Kriterien für das Merkmal "trockene Straße"erfüllen,
d. h. es müssen in diesem Fall auch die Betriebszustände weiterer Aggregate oder
Sensoren berücksichtigt werden, um dieses Umgebungsmerkmal zu erfassen.
In vielen Fällen läßt sich eine Aussage über ein bestimmtes Umgebungsmerkmal nicht
aus einer einzelnen Betriebszustandsgröße des Fahrzeugs ableiten, sondern ist diese
Information erst aus der Kombination der Betriebszustände mehrerer Aggregate
zuverlässig gewinnbar. So ermöglicht beispielsweise die Messung einer
Außentemperatur von unter 0°C oder das Ansprechen eines Frostwarners allein noch
keine Aussage über das Vorhandensein von Glatteis auf der Fahrbahn. Wenn aber die
Stichprobenfahrzeuge im fraglichen Gebiet generell langsam fahren und dieses
Langsamfahren nicht durch das eventuelle Vorhandensein von Nebel erklärt werden
kann (keine Scheinwerfer oder Nebelschlußleuchten eingeschaltet), und die
Verkehrsdichte nicht ungewöhnlich hoch ist, dann liegt die Vermutung nahe,
insbesondere wenn bei Bremsungen das ABS-System oder bei Beschleunigungen das
ASR-System aktiviert wird.
Auf das Vorhandensein von starkem Seitenwind läßt sich beispielsweise aus der
Intensität der Betätigung des Lenkungssystems (infolge ständiger Ablenkungen von
der gewünschten Fahrtrichtung) schließen. Die diesbezügliche Aussage läßt sich
weiter absichern durch Feststellung der Fahrgeschwindigkeit, die im Regelfall unter der
üblichen Geschwindigkeit des jeweiligen Fahrzeugs der Stichprobenfahrzeugflotte
liegen wird. Weiterhin können die Signale von Beschleunigungssensoren eines
Unfalldatenschreibers herangezogen werden, mit denen das Rütteln des Seitenwinds
am Fahrzeug detektiert werden kann.
Die typischen Toleranzbereiche der Betriebszustände können alternativ in Form einer
Tabelle im elektronischen Speicher 5 abgelegt werden. Anhand der Tabelle werden
dann mit Hilfe der Fuzzy-Logik die Umgebungsmerkmale des Fahrzeugs aus den
erfaßten Betriebszuständen herausgefiltert. Die Zuordnung der Umgebungsmerkmale
kann dabei auch durch eine hardwaremäßige Schaltung erfolgen.
Zur Vermeidung irrtümlicher Zuordnungen ist es vorgesehen, die insgesamt erfaßten
Betriebszustände zusätzlich einer Plausibilitätskontrolle zu unterziehen. Treten dabei
widersprüchliche Aussagen zutage, werden diese entweder korrigiert, wenn dies
aufgrund des Datenbestandes zweifelsfrei möglich ist; oder aber die jeweiligen
Betriebszustände bleiben bei der Ermittelung der Umgebungsmerkmale
unberücksichtigt. Wenn beispielsweise die Abfrage der Schalterstellungen das
Ergebnis liefert, daß die Nebelschlußleuchte eingeschaltet ist, dann würde daraus
normalerweise von dem Rechenprogramm geschlossen werden, daß das
Umgebungsmerkmal "Nebel" vorliegt. Wenn aber für das Fahrzeug außerdem eine
Fahrgeschwindigkeit von 200 km/h erfaßt wird, gelangt die Plausibilitätsanalyse zu
dem Ergebnis, daß der Fahrer des Fahrzeugs entweder vergessen hat, die
Nebelschlußleuchte auszuschalten, oder aber die Nebelschlußleuchte wurde
versehentlich unbemerkt eingeschaltet. In beiden Fällen würde die
Plausibilitätskontrolle dazu führen, daß die Schalterstellung der Nebelschlußleuchte
aus der Gesamtheit der erfaßten und zu berücksichtigenden Betriebszustände
herausgenommen wird.
Claims (11)
1. Verfahren zur Gewinnung von Informationen über die Umgebung eines
Fahrzeugs einer Stichprobenfahrzeugflotte, bei dem Fahrzeugdaten in
bestimmten Abständen, welche einer vorgegebenen Zeitspanne oder einer
vorgegebenen Wegstrecke entsprechen, im Fahrzeug erfaßt und zusammen
mit den Positionsdaten an einen Verkehrsrechner übertragen werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß Betriebszustände von Aggregaten des Fahrzeugs erfaßt und aus den
erfaßten Betriebszuständen anhand von vorgegebenen Entscheidungskriterien
charakteristische Merkmale der Umgebung des Fahrzeugs bestimmt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Betriebszustände der Aggregate des Fahrzeugs über die
Schalterstellungen der Aggregate erfaßt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Betriebszustände der Aggregate des Fahrzeugs über die Aggregate
steuernde Signale erfaßt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Betriebszustände der Aggregate des Fahrzeugs über die von den
Aggregaten abgegebenen Signale erfaßt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Betriebszustände der Aggregate des Fahrzeugs über die Wirkungen
der Aggregate erfaßt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Betriebszustände der Aggregate des Fahrzeugs optisch erfaßt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Betriebszustände der Lenkeinrichtung, der Räder, des
Antiblockiersystems, der Antriebsschlupfregelung, der Scheibenwischeranlage,
der Warnblinkanlage, der Lichtanlage, der Nebelschlußleuchte und/oder der
Heckscheibenheizung erfaßt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die vorgegebenen Entscheidungskriterien in Form einer Tabelle in einem
elektronischen Speicher abgelegt sind.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die charakteristischen Merkmale der Umgebung des Fahrzeugs mit Hilfe
der Fuzzy-Logik bestimmt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bestimmung der charakteristischen Merkmale der Umgebung des
Fahrzeugs von einem Bordcomputer im Fahrzeug durchgeführt wird und an den
Verkehrsrechner übertragen werden.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit
- - Einrichtungen (6) zum Erfassen der anfallenden Fahrzeugdaten und
- - einer Positionsbestimmungsvorrichtung (7) zur Ermittlung der Positionsdaten in bestimmten Abständen, welche einer vorgegebenen Zeitspanne oder einer vorgegebenen Wegstrecke entsprechen,
- - mindestens einem Speicherbereich (4) zum Ablegen der erfaßten Daten
- - mindestens einem Arbeitsspeicherbereich (5) mit einem Rechenprogramm zur Bestimmung charakteristischer Merkmale der Umgebung des Fahrzeugs anhand von vorgegebenen Entscheidungskriterien aus den Fahrzeugdaten, die Betriebszustände von Aggregaten des Fahrzeugs sind,
- - einer Einrichtung (1) zur Übermittlung der Fahrzeug- und Positionsdaten an den Verkehrsrechner (8)
- - einer zentralen Prozessoreinheit (2) und
- - mit einem Datenbus (3), der mit den Einrichtungen (1, 2, 4, 5, 6, 7) verbunden ist.
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