DE19724919A1 - Verfahren zum Erzeugen, Verschmelzen und Aktualisieren von in einem Zielführungssystem nutzbaren Daten - Google Patents

Verfahren zum Erzeugen, Verschmelzen und Aktualisieren von in einem Zielführungssystem nutzbaren Daten

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DE19724919A1 DE19724919A DE19724919A DE19724919A1 DE 19724919 A1 DE19724919 A1 DE 19724919A1 DE 19724919 A DE19724919 A DE 19724919A DE 19724919 A DE19724919 A DE 19724919A DE 19724919 A1 DE19724919 A1 DE 19724919A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen, Verschmelzen und Aktualisieren von in einem Zielführungssystem nutzbaren Daten. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Herleiten von Zielführungsdaten aus solchen Daten sowie eine Vorrichtung zum Durchführen der Verfahren.
Navigationssysteme oder Zielführungssysteme gewinnen in jüngerer Zeit, insbesondere in ihrer Anwendung in Kraftfahrzeugen, an Bedeutung. Der Zweck solcher Systeme liegt darin, einem Fahrer nach Eingabe eines Ziels mit elektronischen Hilfsmitteln den Weg zum Ziel zu weisen, wodurch einerseits der Weg zum Ziel ohne lästige Rückfrage bei Dritten sicher gefunden werden kann und andererseits Staus oder sonstige Verkehrshinder­ nisse umfahren werden können. Übliche Navigationssysteme funktionieren derart, daß auf einer fahrzeuginternen CD-ROM ein Straßennetz in Form geographischer Daten gespei­ chert ist. Aus geographischen Daten und Annahmen über zu erzielende Geschwindigkeiten bestimmt ein Rechner einen günstigen Weg zum Ziel wobei ggf. zusätzliche Daten berück­ sichtigt werden, die über Kommunikationssysteme zugespielt werden und streckenspezifi­ sche Informationen enthalten, wie beispielsweise Baustellenmeldungen, Unfallmeldungen usw. Eine Eigenart dieser Systeme liegt darin, daß sie nur selten auf aktuellem Stand sind, da die auf der CD-ROM gespeicherten Daten, insbesondere die geographischen Daten, nicht ständig aktualisiert werden können und die spezifischen Streckeninformationen von der Genauigkeit und Aktualität der Datenerfassungssysteme abhängen, die sich meist auf Meldungen stützen, die von der Polizei oder anderen Kraftfahrern über Telefon oder ähnliches in zentrale Verkehrsrechner eingegeben werden. Eine weitere bisher nicht be­ rücksichtigte Tatsache ist, daß ein und dieselbe Fahrtroute zu verschiedenen Tageszeiten, Wochentagen, Jahreszeiten, Witterungsbedingungen usw. zu unterschiedlichen Fahrtdauern führen kann. Eine andere, konventionellen Systemen anhaftende Eigenart liegt darin, daß das Ziel durch Eingabe einer Ortsbezeichnung mit Straßennamen und ggf. Hausnummer angesprochen wird. Ist der Zielpunkt in dieser Form dem System nicht bekannt, so schei­ tert eine Routenberechnung.
Aus der DE 41 05 180 A1 ist ein autonomes Straßenleitsystem für Kraftfahrzeuge bekannt, das ein Gerät enthält, welches den Verlauf einer tatsächlich abgefahrenen Straße aufnimmt und in einem Speicherchip speichert. Dabei werden Wegstreckenimpulse automatisch auf­ genommen, wohingegen Richtungsänderungen von Hand über Drucktasten am Gerät oder über den Blinkerhebel eingegeben werden. Der so programmierte Speicherchip kann dem Gerät entnommen und an eine dritte Person übergeben werden, der es dann möglich ist, mit Hilfe des Speicherchips die ihm unbekannte Strecke abzufahren. Eine Eigenart dieses autonomen Straßenleitsystems liegt darin, daß jeweils nur ganz spezielle Straßenverläufe gespeichert werden und eine Aktualisierung nicht erfolgt, d. h. Änderungen im Straßenver­ lauf oder besondere Ereignisse zwischen der Programmierung des Speicherchips und dem Abfahren der Straße durch die dritte Person nicht berücksichtigt werden. Außerdem beste­ hen Probleme hinsichtlich der "Eichung" der geographischen Daten.
Aus der DE 43 34 886 A1 ist eine Zielführungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit ei­ nem Bordrechner zur Gewinnung von Signalen für eine fahrtzeit- und/oder verbrauchsop­ timale Fahrtstrecke zu einem vorgegebenen Fahrtziel bekannt, die eine Einrichtung enthält, mittels der bei zumindest einer vorangegangenen Lehrbefahrung der Fahrtstrecke Daten für das zeitabhängige Auftreten von Verkehrsbehinderungen aufgenommen werden, die dann in den Bordrechner eingegeben werden und bei der Ermittlung einer geänderten Fahrt­ strecke berücksichtigt werden. Diese vorbekannte Zielführungseinrichtung hat zwar den Vorteil, daß sie nicht auf fahrzeugexterne Einrichtungen, wie Verkehrsfunk oder Rechner, zur Erfassung von Verkehrsstörungen angewiesen ist; die Daten, die zur Kennzeichnung von Verkehrsbehinderungen eingegeben wurden, sind jedoch nur wenig aktuell. Desweite­ ren sind die geometrischen Fahrtstreckendaten einer vorprogrammierten CD-ROM entnom­ men und damit häufig nicht aktuell.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erzeugen von in einem pra­ xisgerechten Zielführungssystem nutzbaren Daten zu schaffen, welches sich ständig selbst aktualisiert und dessen Datengenerierung nur geringen Aufwand erfordert.
Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herleiten von Ziel­ führungsdaten aus Daten anzugeben, die nach dem vorgenannten Verfahren erzeugt sind.
Zusätzlich liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Durchführen der Verfahren anzugeben.
Das Verfahren zur Lösung des ersten Teils der Erfindungsaufgabe ist im Anspruch 1 ge­ kennzeichnet. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß selbsttätig eine Weg­ streckendatei erzeugt wird, in der sich ein Wegenetz generiert, das die von einem Nutzer, beispielsweise in einem Fahrzeug, zurückgelegten Fahrtstrecken abbildet und in einem Speicher ablegt. Dieses Wegenetz ist in Form einer Wegstreckendatei abgelegt, die ein­ zelne Wegstreckenabschnitte mit ihren Anfangs- und Endpunkten und realisierten Fahrtzeit­ dauern enthält, wobei zum Zwecke der Datenverdichtung und der Erzeugung möglichst aussagekräftiger Daten die Wegstreckendaten für solche Kalenderzeiten zusammengefaßt werden, die ein gleiches, typisches Verkehrsgeschehen aufweisen. Auf diese Weise können beispielsweise für eine bestimmte Uhrzeit an einem ersten Montag eines bestimmten Monats die Fahrtzeitdauern eines bestimmten Wegstreckenabschnitts abgerufen werden.
Mit dem Merkmal des Anspruchs 2 wird erreicht, daß für jede Wegstrecke eine Aussage möglich ist, wie bei typischem Verkehrsgeschehen realisierbare Fahrtzeitdauern schwan­ ken, vorausgesetzt, es liegen keine besonderen, seltenen Ereignisse vor, wie Unfälle, Überflutungen, Baustellen, usw.
Die Ansprüche 3 und 4 geben zwei vorteilhafte Beispiele an, wie die einzelnen Punkte ei­ ner Wegstrecke festgelegt werden, was wiederum eine Datenverdichtung ermöglicht.
Gemäß dem Anspruch 5 werden Fahrzeugstillstandszeiten, die nicht unmittelbar auf das Verkehrsgeschehen zurückzuführen sind, automatisch unterdrückt.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 6 lassen sich zusätzlich Daten einspeichern, die später abgerufen werden können, wenn beispielsweise nach einer geöffneten Tankstelle, einem Re­ paraturbetrieb oder Ähnlichem gesucht wird, oder die Daten gezielt ausgewertet werden sollen, um beispielsweise einen Fahrbahndeckenverschleiß anhand von Achslasten bzw. normierten Achslastübergängen zu prognostizieren.
Das Verfahren kann gemäß dem Anspruch 7 vollständig fahrzeugautark durchgeführt wer­ den.
Vorteilhaft ist eine Durchführung gemäß dem Anspruch 8, bei der Daten verschiedener Fahrzeuge verschmolzen werden, so daß die in einem Zentralrechner sich aufbauenden und ständig aktualisierten Dateien einen vollständigen Überblick über das befahrene bzw. be­ fahrbare Straßennetz und die für die einzelnen Wegstreckenabschnitte unter normalen Be­ dingungen zu erwartenden Fahrtzeitdauern ergeben. Zusätzlich können in einem Zentral­ rechner weitere Informationen gewonnen werden, beispielsweise ein Überblick über die Quell-Zielbeziehungen im Verkehr, die Häufigkeit von Routenbefahrungen usw. Die Da­ teien werden vollautomatisch aufgebaut und liefern für zahlreiche Problem- und Fragestel­ lungen außerordentlich nützliche Daten, wie Verkehrsdichten, Fahrgewohnheiten, Straßen­ auslastungen, Straßenbelagverschleiß, Lärmemissionen usw.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 9 lassen sich die Dateien fahrzeugartbezogen aufbauen, d. h. spezielle Dateien für PKWs, LKWs, Motorräder, PKWs unterschiedlicher Größe oder Motorisierung usw. Diese fahrzeugspezifischen Dateien erlauben eine nutzerspezifischere Ermittlung der jeweils günstigsten Fahrtstrecke.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Daten vollautomatisch erhoben, wobei die Datenermittlung selbstverständlich fahrzeugintern abgeschaltet werden kann. Wenn von einzelnen Verkehrsteilnehmern nicht gewünscht wird, daß die teilnehmerspezifischen Daten einem Zentralrechner überspielt werden, ist es gemäß dem Anspruch 10 z. B. vorteilhaft, für eine bestmögliche Aktualisierung der Daten das Überspielen von Daten an den Zentral­ rechner zu vergüten. Dabei kann sich die Vergütung nach dem Neuigkeitswert der Daten richten.
Der Anspruch 11 gibt ein Beispiel für sich wiederholende Kalenderzeiten zu denen ähnli­ che Verkehrsverhältnisse auftreten. Generell kann festgestellt werden daß das Verkehrsge­ schehen periodisch schwankt, so daß es bezüglich des Verkehrsgeschehens gleiche Kalen­ derzeiten gibt, z. B. den Montagmorgen, Freitagnachmittag, Ferienbeginn, usw.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 12 wird der Vorteil erzielt, daß neben den über lange Zeiten gesammelten und statistisch ausgewerteten Wegstreckenabschnittsdaten in einer Kurzzeitwegstreckendatei nur die jeweils aktuellsten Wegstreckenabschnittsdaten gespei­ chert sind, so daß erkennbar ist, ob gerade ein seltenes Ereignis vorliegt, beispielsweise eine ein besonders langsames Fahren erfordernde Baustelle oder ein Unfall, oder der je­ weilige Wegstreckenabschnitt Teil einer Einbahnstraße ist usw.
Der Anspruch 13 kennzeichnet die grundsätzliche Durchführung des Verfahrens zur Lö­ sung des zweiten Teils der Erfindungsaufgabe. Aus der Wegstreckendatei, in der sich das gesamte Verkehrsgeschehen abbildet, kann z. B. ein Weg von einem vorgegebenen Start­ punkt zu einem vorgegebenen Zielpunkt unter Minimierung der Fahrtdauer oder der Länge des Weges zuverlässig und mit hoher Aktualität errechnet werden.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 14 wird die Präzision des Verfahrens zum Erzeugen von Zielführungsdaten weiter verbessert.
Der Anspruch 15 kennzeichnet den grundsätzlichen Aufbau einer Vorrichtung zum Durch­ führen des bzw. der erfindungsgemäßen Verfahren.
Gemäß den Ansprüchen 16 und 17 ist es besonders vorteilhaft, wenn die Adresseninforma­ tion nicht durch umständliche Manipulationen an einem Eingabegerät eingegeben werden müssen sondern unmittelbar von einem Datenträger ausgelesen werden können. Dieser Da­ tenträger kann beispielsweise eine die Adresseninformation enthaltende Visitenkarte sein.
Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf Fahrzeuge beschränkt. Das Navigationsgerät kann beim Verlassen des Fahrzeugs mitgenommen und zur weiteren Zielführung eingesetzt werden. Die Erfindung ist überall dort einsetzbar, wo ein Kollektiv von Verkehrstellneh­ mern an Informationen interessiert ist, wie ein Ziel möglichst einfach und innerhalb vorhersehbarer Zeit erreicht werden kann. Dazu gehören beispielsweise große Supermärk­ te, Ausstellungen, Freizeitparks usw. Es versteht sich, daß die Zieldaten des Navigations­ gerätes mit zusätzlichen Daten aus anderen Informationssystemen verschmolzen werden können, z. B. Daten, die über das Ziel informieren, wie Hoteldaten, Fahrpläne, Geschwindigkeitsbegrenzungen, usw.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
Es stellen dar:
Fig. 1 ein an Bord eines Fahrzeugs vorhandenes System,
Fig. 2 ein mit Systemen gemäß Fig. 1 kommunizierender Rechner.
Gemäß Fig. 1 sind Eingänge eines insgesamt mit 2 bezeichneten elektronischen Steuergerä­ tes bzw. einer Elektronikeinheit mit folgenden Sensoren bzw. Signalgebern verbunden:
Ein mit Satellitennavigation arbeitender GPS (geographical positioning system) Empfänger erzeugt Daten, die die geographische Position des Steuergerätes 2 beispielsweise nach geo­ graphischer Länge und geographischer Breite angeben. Optional kann zusätzlich die Höhe angegeben werden.
Ein Kompaß 6, der beispielsweise zwei Kreuzspulen enthält, die das erdmagnetische Feld abtasten und hinsichtlich der durch das Steuergerät bzw. fahrzeugbedingten Mißweisungen kompensiert ist, erzeugt ein Signal α, das der Richtung entspricht, die das Fahrzeug relativ zur magnetischen Nordrichtung hat. Der Kompaß 6 kann durch ein Gyroskop ersetzt oder ergänzt sein, das wegen seiner Kreiselstabilisierung genauere Richtungswerte liefert.
Ein Weggeber 8 erzeugt einen Impuls je zurückgelegter Streckeneinheit. Der Weggeber 8 tastet beispielsweise die Umdrehung eines Fahrzeugrades ab.
Ein Zeitgeber 10 erzeugt ein der Uhrzeit entsprechendes Zeitsignal.
Zusätzlich vorgesehen ist ein Fahrzeugsignalgeber 12, der ein die Fahrzeugart kennzeich­ nendes Signal erzeugt und beim Einbau des Steuergerätes 2 fahrzeugfest programmiert wird. Ein Ereignisgeber 14 erzeugt beim Öffnen und/oder Schließen einer Tür, beim Tan­ ken (Öffnen der Tankklappe, Änderung des Tankfüllstandes), bei einer Fahrzeugwartung (Rücksetzen eines Wartungsintervallüberwachungsgerätes), bei Regen (dauerhafte Wischer­ betätigung), bei Frost (niedere Außentemperatur) usw. ein das jeweilige Ereignis kenn­ zeichnendes Signal. Es versteht sich, daß weitere Signalgeber vorhanden sein können, die beispielsweise schönes Wetter (Sonnenschein), die Last, unter der der Motor läuft, das Fahrzeuggewicht usw. erfassen.
Das Steuergerät 2 enthält ein Interface 20, welches die Ausgangssignale der Geräte 4 bis 14 in digitale Signale zur Verarbeitung innerhalb des Steuergerätes 2 umsetzt, einen Mikroprozessor 22, der verschiedenste Datenverarbeitungsvorgänge ausfuhrt, einen Festspeicher 24, in welchem u. a. die Arbeitsprogramme für den Mikroprozessor 22 abge­ legt sind, und einen Speicher 26 mit direktem Zugriff, in welchen die zum Ausführen der Programme notwendigen Informationen und aktuellen Daten eingeschrieben und von dem diese Informationen und Daten ausgelesen werden.
Zur Eingabe von Daten in das Steuergerät 2 ist eine Eingabeeinheit 28 vorgesehen; zur Ausgabe bzw. Anzeige, die über Lautsprecher und/oder Display erfolgen kann, dient eine Anzeigeeinheit 30. Damit Daten vom Steuergerät 2 an einen Zentralrechner übergeben wer­ den können und Daten vom Zentralrechner geladen bzw. übernommen werden können, ist eine Datenausgabe-/Eingabeeinheit 32 vorgesehen. Diese Datenausgabe-/Eingabeeinheit 32 kann Daten unmittelbar oder über Modem senden oder empfangen. Sie kann auch einen transportierbaren Datenträger enthalten, mittels dessen die Daten an anderer Stelle, bei­ spielsweise mittels eines Personalcomputers (PC) aus- und einlesbar sind. Das Einlesen und Auslesen von Daten kann auch über Ultraschall, mit Hilfe von Infrarot oder sonstwie berührungslos mittels ortsfesten Sensoreinrichtungen erfolgen, die mit fahrzeugfesten Sen­ soren, beispielsweise in Parkhäusern, an Tankstellen usw. kommunizieren.
Zum Speichern von Daten, die aus den von den Geräten 4 bis 14 erzeugten Signalen er­ rechnet werden, dient ein Fahrtspeicher 40, ein Wegstreckenspeicher 42, ein Wegstrecken­ dateispeicher 44, ein Kurzzeitspeicher 46 und ein Ereignisspeicher 48. Die Funktion und die Inhalte der genannten Speicher werden weiter unten erläutert.
Der Aufbau der genannten Geräte, die über ein Datenbussystem 50 verbunden sind, ist an sich bekannt und wird daher nicht erläutert.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Zentralrechners 62, der hinsichtlich zahlreicher Bau­ steine dem Steuergerät 2 entspricht und mit diesem über eine Sende-/Empfangseinheit 64 direkt oder indirekt kommuniziert. Im Gesamtsystem können mehrere Zentralrechner vor­ gesehen sein, die unterschiedliche Aufgaben ausführen und miteinander kommunizieren.
Der Zentralrechner 62 enthält einen Mikroprozessor 66 mit ROM 68 und RAM 70, einen Wegstreckendateispeicher 72, einen Kurzzeitspeicher 74 und einen Ereignisspeicher 76. Für ein Eingreifen in den Zentralrechner 62 ist eine Eingabe-/Ausgabeeinheit 78 vorgese­ hen. Alle genannten Bausteine, die in ihrem Aufbau an sich bekannt sind, sind über ein Datenbussystem 80 miteinander verbunden.
Im Folgenden wird ein typischer Betriebsablauf der beschriebenen Geräte geschildert:
Bei Inbetriebsetzen eines Fahrzeugs, das mit dem System gemaß Fig. 1 ausgerüstet ist, wobei das System über die Eingabeeinheit 28 aktiviert werden kann, sendet der GPS- Empfänger 4 ein Signal, das dem Standort des Fahrzeugs entspricht; der Kompaß 6 sendet ein Richtungssignal α und der Zeitgeber 10 ein Zeitsignal t. Diese drei Signale werden im Fahrtspeicher 40 zu einem ersten Fahrtstreckendatum Pi vereint, das die geographischen Koordinaten xi, yi des Ausgangspunktes Pi und die Absolutzeit Ti enthält. Nach einer vor­ gegebenen Routine, beispielsweise nach Ablauf einer bestimmten, vom Zeitgeber 10 gege­ benen Zeitdauer oder nach Zurücklegen einer bestimmten vom Weggeber 8 gegebenen Wegstrecke, werden die Folgepunkte Pi+1, . . ., Pi+n der Fahrtstrecke in gleicher Weise abge­ speichert, wobei die Ortskoordinaten x und y durch Vergleich mit den aufgrund des Richtungssignals α und des Zeitsignals t errechneten Folgepunkten jeweils auf Plausibilität geprüft und bei Abweichungen gemittelt werden. Die zurückgelegte Fahrtstrecke wird so­ mit punktweise aufgezeichnet, wobei den Daten ein für das Fahrzeug typisches Damm aus dem Fahrzeugartsignalgeber 12 beigestellt werden kann, das beispielsweise die Fahrzeug­ marke, den Fahrzeugtyp, die Motorisierung oder ähnliches angibt. Wenn der Ereignisgeber 14 ein Signal erzeugt, beispielsweise ein Tanksignal, so wird dieses Signal zusammen mit der zugehörigen Zeit und dem zugehörigen Ort als Ereignissignal Ei zusammen mit xi, yi und Ti im Ereignisspeicher 48 abgelegt.
Wenn das Fahrzeug stillsteht und dieser Stillstand mit einem Ereignis gepaart ist, wie Öff­ nen und/oder Schließen einer Tür, Tanken usw., so wird dies als Unterbrechung der Fahrt gewertet, so daß im Fahrtspeicher 40 die Punkte einer ersten, bis zu dem Ereignis reichen­ den Fahrtstrecke und einer weiteren, ab dem Ereignis weiterführenden Fahrtstrecke gespei­ chert werden.
Nach Beendigung einer Fahrt oder bereits während der Fahrt werden aus den im Fahrtspei­ cher 40 abgespeicherten Fahrtstreckendaten Wegstreckendaten erzeugt, die die Fahrt­ streckendaten verdichten, indem einzelne Punkte Pi aus der Fahrtstrecke ausgeblendet wer­ den und Punkte Pj und Pk ausgewählt werden, die charakteristische Fahrtstreckenpunkte wiedergeben und Wegstreckenabschnitte definieren. Solche charakteristische Wegstrecken­ abschnittspunkte Pj und Pk sind beispielsweise Wegpunkte, in denen sich die Fahrzeugrich­ tung αi um mehr als einen vorbestimmten Wert ändert oder Punkte, in denen sich unter­ schiedlich gerichtete Fahrtstrecken schneiden oder sonstwie auffällige Punkte. Die aus den im Fahrtspeicher abgelegten Wegpunkten Pi errechneten Wegstreckenabschnitte PjPk wer­ den im Wegstreckenspeicher 42 in folgender Form gespeichert:
PjPk = xj, yj, xk, yk, tjk, Tjk wobei x und y die geographischen Koordinaten, tjk die vom Punkt j zum Punkt k benötigte Zeitdauer und Tjk die Uhrzeit der Befahrung des Weg­ streckenabschnitts PjPk sind. In dem Wegstreckenspeicher 42 werden somit eine Vielzahl von Wegstreckendaten PjPk gespeichert, die gegenüber den Wegpunkten Pi verdichtet sind, da zumindest einige der Wegstrecken mehr als zwei Wegpunkte Pi zusammenfassen.
Die Vielzahl der von einem Fahrzeug zurückgelegten Fahrten, bei der normalerweise gleiche Wege mehrfach zurückgelegt werden, wird im Wegstreckendateispeicher 44 weiter verdichtet. In dem Wegstreckendateispeicher wird die Absolutzeit in eine Menge von für das Verkehrsgeschehen relevanten Feldern Ai unterteilt, wobei jedes Ai beispielsweise für einen bestimmten Zeitraum am so und so vielten Wochentag eines bestimmten Monats steht, also einen verkehrsrelevanten Zeitraum darstellt. Verkehrsrelevant ist beispielsweise, daß jeden Montag morgen besonders starker Berufsverkehr einsetzt oder in Landern, die Weihnachten vom 24. bis 26. Dezember feiern, am 27. Dezember eines jeden Jahres be­ sonders starker Fernreiseverkehr auf bestimmten Strecken einsetzt. Ein Beispiel für einen nicht mit einem festen Datum verbundenen Feiertag, der mit besonderen Verkehrsverhält­ nissen verbunden ist, ist der Donnerstag vor Ostern (Gründonnerstag). Anhand der Zeit­ dauern tjk und der Absolutzeiten Tjk, zu denen bestimmte Wegstrecken PjPk befahren wer­ den, kann eine Überprüfungsroutine des Mikroprozessors 22 selbständig charakteristische Periodizitäten oder Ereignisse feststellen und danach die verkehrsrelevanten Zeiten Ai defi­ nieren. In dem Wegsteckendateispeicher werden die Wegstrecken PjPk mit den zugehörigen Fahrtzeitdauern tjk und der Häufigkeitsverteilung h (tjk) gespeichert. In dem Wegstrecken­ dateispeicher befindet sich somit eine Wegstreckendatei, die die zum Befahren einer Weg­ strecke PjPk zu erwartende Zeitdauer tjk, geordnet nach verkehrsrelevanten Zeiten Ai, ent­ hält.
Je mehr Wegstreckendaten in dem Wegstreckendateispeicher einem verkehrsrelevanten Zeitraum zugeordnet werden, umso aussagekräftiger ist die zu erwartende Fahrtzeit bei normalen Verkehrsverhältnissen; diese Genauigkeit ist scheinbar nutzlos, wenn ein aktuel­ les, plötzliches Ereignis die Befahrbarkeit der Wegstrecke PjPk verändert. Um diesen Fall zusätzlich zu berücksichtigen, werden in dem Kurzzeitenspeicher 46 die Wegstreckendaten aus dem Wegsteckenspeicher 42 jeweils für einen kurzen zurückliegenden Zeitraum, bei­ spielsweise die jeweils zurückliegenden 24 Stunden, abgespeichert.
In dem Ereignisspeicher 48 werden die vom Ereignisgeber 14 gemeldeten Ereignisse Ei zu­ sammen mit ihren Koordinaten xi, yi und dem Zeitpunkt ihres Auftretens Ti gespeichert.
In dem Steuergerät 2 werden auf diese Weise alle von dem jeweiligen Fahrzeug zurückge­ legten Fahrten in Form von Wegstrecken mit zugehörigen Fahrtzeitdauern und verkehrsre­ levanten Zeitpunkten gespeichert. Es versteht sich, daß die Geometriedaten der Weg­ strecken, sofern sie nicht neu sind, nicht bei jedem Befahren neu aufgezeichnet werden. In diesem Fall werden nur die Fahrtzeitdauer und die Absolutzeiten bzw. verkehrsrelevanten Zeitpunkte registriert. Der Nutzer kann selbstverständlich jederzeit die Aufzeichnung und/oder Übertragung von Daten abschalten.
Um die Fahrten vieler Fahrzeuge zusammenfassen zu können und damit zu noch aussage­ kräftigeren und flächendeckenden Daten zu kommen, werden die in dem fahrzeugspezi­ fischen Steuergerät 2 gespeicherten Daten aus den Speichern 44, 46 und 48 - periodisch automatisch oder auf eine Eingabe an der Einheit 28 hin - von der Datenausgabe-/Eingabeeinheit 32 an einen Zentralrechner 62 übertragen. Diese Datenübertragung kann berüh­ rungslos unmittelbar aus dem Fahrzeug, über einen dem Fahrzeug entnommenen Datenträ­ ger per Kabel oder sonstwie erfolgen. Sie kann während der Fahrt, bei Fahrzeugstillstand, in einem Parkhaus, Garage, Tankstelle usw. stattfinden. Die Datenübertragung kann auto­ matisch zeit- oder streckengesteuert, vom Neuigkeitswert der Daten abhängig oder nach Anforderung von einem Zentralrechner oder sonstwie erfolgen. Die Daten verschiedener Fahrzeuge werden in dem Wegstreckendateispeicher 72, dem Kurzzeitspeicher 74 und dem Ereignisspeicher 76 verschmolzen und ggf. fahrzeugklassenspezifisch (Fahrzeugsignalgeber 12) abgelegt. Wenn bei einer Datenübermittlung an den Zentralrechner 62 zusätzlich Fahrzeugidentifikationsdaten (Fahrzeugsignalgeber 12) übermittelt werden, kann der Zentral­ rechner 62 den Informationsgehalt bzw. den Neuigkeitswert der überspielten Daten aus­ werten und dem Sendefahrzeug eine entsprechende Gutschrift zukommen lassen. Alternativ kann über einen Zentralrechner auch eine Mautabrechnung erfolgen.
Das Problem, daß der oder die Zentralrechner des Systems ständig über flächendeckende, relevante Daten verfügt, ist wie folgt gelöst: Der Rechner jedes Fahrzeugs kennt den Neuigkeitswert der von ihm gerade ermittelten Daten hinsichtlich deren geometrischer In­ halte (Fahrtstrecke) und Zeitinhalte (Fahrtzeitdauern). Dieser Neuigkeitswert (z. B. Anzahl der neuen Daten) wird zusammen mit einer geometrischen Kennzeichnung (z. B. geographi­ scher Mittelpunkt) dem Zentralrechner angegeben, der bei Bedarf an diesen Daten eine Gutschrift zusagt, wenn die Daten sofort gesendet werden.
Vom Zentralrechner aus wird gezielt bei solchen Fahrzeugen nach Daten gefragt, die sich in Gebieten befinden, für die Datenbedarf besteht. Der Zentralrechner kennt die Standorte der Fahrzeuge aufgrund deren zurückliegender Nachfrage nach Daten oder Datenübertra­ gung. Alternativ kann der Zentralrechner direkt Fahrzeuge im interessierenden Gebiet da­ durch ansprechen, daß er die geometrischen Daten des Zielgebietes sendet, und die Fahr­ zeuge diese Daten mit ihren eigenen Standortdaten vergleichen.
In dem Zentralrechner 62 baut sich eine ständig aktualisierte Datei auf, die das gesamte Verkehrsgeschehen innerhalb des erfaßten Gebietes, je nach Auswerteverfahren mehr oder weniger verdichtet, wiedergibt und von Planungsbehörden, Instandhaltungsbehörden usw. sehr spezifisch und zielgerichtet ausgewertet werden kann. Da die Daten sehr umfassend und aktuell sind, können sie für Probleme, wie Festlegung von grünen Wellen, Richtungsfahrbahnen usw. eingesetzt werden. Für die sinnvolle Steuerung von grünen Wellen ist die Kenntnis der Standorte von Ampeln, der Signalzeitenpläne und der Verkehrsströme erforderlich. Alle diese Informationen sind aus der Verschmelzung der in den einzelnen Fahrzeugen ermittelten Daten zu erhalten. Das einzelne Fahrzeug kann bei Kenntnis der Ampelstandorte und Zeitphasen eine Empfehlung zur Fahrgeschwindigkeit erhalten, daß die Wahrscheinlichkeit, freie Fahrt zu haben, maximal ist.
Das gesamte System erfordert keine Infrastruktur, wie Signalschleifen in den Straßen, zentrale Speicherung des Straßennetzes beispielsweise über CD-ROM, Verkehrsdaten­ erfassung usw., wobei nicht ausgeschlossen ist, Daten einer CD-ROM als Ausgangsdaten­ satz zu benutzen.
Bisher wurde das System beschrieben, soweit mit ihm über die in dem einzelnen Fahrzeug enthaltenen Signalgeber 4 bis 14 (Fig. 1) Daten erzeugt werden, die in einem Zielfüh­ rungssystem nutzbar sind.
Im Folgenden wird die Verwendung des Systems dahingehend beschrieben, daß aus den er­ zeugten Daten Zielführungsdaten abgeleitet werden:
Es sei angenommen, in einem Fahrzeug werde gewünscht, an einem dritten Montag mor­ gen im September von A nach B zu fahren, wobei die Fahrtstrecke vorwiegend außer­ städtisch über Land verlaufe.
In der Eingabeeinheit 28 wird dieser Wunsch eingegeben, indem beispielsweise eine Visi­ tenkarte mit dem Startpunkt A und eine weitere Visitenkarte mit dem Zielpunkt B eingele­ sen werden, die die geographische Information in Form eines Barcodes enthalten. Es ver­ steht sich, daß alternativ auch eine numerische Eingabe von Start- und Zielstandorten oder eine Spracheingabe möglich ist. Vorteilhaft ist Start- und/oder Zielpunkt mittels Koordina­ ten einzugeben, da dadurch auch Ziele eingegeben werden können, die über keine postali­ sche oder ähnliche Anschrift ansprechbar sind bzw. dem System nicht bekannt sind. Ein weiterer Vorteil der Ansprache von Zielen über ihre Koordinaten liegt darin, daß das System dadurch in der Lage ist, bei Nicht-Identifizierbarkeit eines Zieles den nächstliegen­ den, identifizierbaren Punkt auszuwählen und dem Nutzer einen Weg dorthin vorzuschla­ gen.
Da es sich bei der beabsichtigten Fahrt um eine Strecke handelt, die das Fahrzeug norma­ lerweise nicht zurücklegt, ist zu vermuten, daß in den Speichern 40 bis 48 keine relevante Information verfügbar ist. Mit der Eingabeeinheit 28 wird daher bei einem Zentralrechner nach relevanten Daten für die interessierende Fahrt gefragt, indem z. B. dem Zentralrech­ ner 62 der Fahrtwunsch eingegeben wird und dieser nach Berechnung eines Weges ent­ sprechende Ergebnisdaten zurücksendet oder aus dem Zentralrechner alle für das Quell-/Ziel­ gebiet relevanten Daten an das Steuergerät 2 übermittelt und die Berechnung der Fahrt dann autark erfolgt. In beiden Fällen wird die Datenübertragung dem Fahrzeug vom Zentralrechner 62 in Rechnung gestellt, indem beispielsweise die Anfrage erst beantwortet wird, wenn spezifische Fahrzeugdaten bzw. ein das individuelle Fahrzeug oder den Fahrer identifizierender Code eingegeben werden. Anhand der Daten aus der Wegstreckendatei 72 oder der aktualisierten Wegstreckendatei 44 wird anhand an sich bekannter Optimierungs­ algorithmen aus den einzelnen relevanten Wegstreckendaten PjPk die gesamte Fahrtstrecke so zusammengesetzt, daß im vorliegenden Fall, wo vorwiegend über Land gefahren wer­ den soll, die Entfernung minimal ist. Wenn vorwiegend durch städtisches Gebiet gefahren wird, oder auf ausdrücklichen Wunsch des Anfragenden kann ein Optimierungsalgorithmus gewählt werden, bei dem die Gesamtfahrtzeitdauer minimal wird. Es können auch andere Optimierungskriterien, wie möglichst keine Straßengebühren, Vermeidung von Paßstrec­ ken, minimaler Treibstoffverbrauch usw. vorgegeben werden.
Die einzelnen Wegsteckenabschnitte werden mit den im Kurzzeitspeicher 46 bzw. 74 abge­ speicherten aktuellen Wegsteckenabschnittdaten verglichen, wobei die im Kurzzeitspeicher vorhandenen Wegstreckenabschnittsdaten berücksichtigt werden, wenn aus den Daten des Kurzzeitspeichers zu schließen ist, daß im jeweiligen Wegstreckenabschnitt sich die bei normalen Verkehrverhältnissen bzw. im Normalzustand zu erwartende Fahrtzeit nicht reali­ sieren läßt. Über die Anzeigeeinheit 30 wird die aus den einzelnen Wegstreckenabschnitten zusammengefaßte Fahrtstrecke mit der voraussichtlichen Fahrtzeitdauer bzw. Ankunftszeit angezeigt. Wenn die Strecke abgefahren wird, werden die einzelnen Wegstreckenabschnittspunkte identifiziert, so daß laufend Routenhinweise gegeben werden können, der Standort des Fahrzeugs auf einer Streckenkarte angezeigt werden kann und bei Abweichun­ gen zwischen der tatsächlich gefahrenen und der geplanten Strecke der Rechner im Fahr­ zeug korrigierend eingreift, indem er eine aktualisierte Fahrtstreckenempfehlung berechnet und anzeigt.
Der Ereignisspeicher 48 kann zusätzlich eingesetzt werden, wenn beispielsweise getankt werden muß, indem nach einer Tankstelle in dem relevanten Gebiet gefragt wird oder selbsttätig auf eine geöffnete Tankstelle hingewiesen und die Fahrt dorthin navigatorisch unterstützt wird.
Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, ist mit der Erfindung ein System geschaffen, das unter Einsatz moderner Sensorik, Rechner- und Speichertechnologie gestattet, vorhandene Verkehrswege optimal zu nutzen und auch bei hohen Verkehrsdichten zu vorhersehbaren Fahrtzeiten unter Optimierung des Fahrtweges zu kommen.

Claims (17)

1. Verfahren zum Erzeugen, Verschmelzen und Aktualisieren von in einem Ziel­ führungssystem nutzbaren Daten, bei welchem punktweise automatisch den geographischen Koordinaten von zurückgelegten Fahrtstrecken entsprechende Daten erzeugt und in einem Speicher abgelegt werden,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • - Erzeugen von Fahrtsteckendaten, die die zurückgelegten Fahrtstrecken punkt­ weise abbilden und jedem Punkt Pi seine geographischen Koordinaten xi, yi und den Zeit­ punkt Ti seines Erreichens zuordnen,
  • - Erzeugen von Wegstreckendaten, für die aus den Fahrtstreckendaten Punkte Pj und Pk ausgewählt werden, die aneinander anschließende Wegstreckenabschnitte PjPk defi­ nieren, denen als Daten ihre geographischen Anfangs- und Endpunkte, die benötigten Fahrtzeitdauern tjk und die Absolutzeiten Tjk der Befahrung zugeordnet werden,
  • - Erzeugen einer Wegstreckendatei, in der geographisch gleiche Wegstreckenab­ schnitte der Wegstreckendaten verschiedener Fahrten für bezüglich des typischen Verkehrs­ geschehens etwa gleiche Zeitabschnitte unter Mittelwertbildung der Fahrtzeitdauern tjk zu­ sammengefaßt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Wegsteckendaten PjPk die Häufigkeitsverteilung der Fahrtzeitdauern tjk bei bezüglich des typischen Ver­ kehrsgeschehens gleichen Zeitabschnitten zugeordnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Punkte Pj, Pk einer Wegstrecke PjPk entsprechend dem Auftreten von Richtungswechseln festgelegt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Punkte Pj, Pk einer Wegstrecke PjPk derart festgelegt werden, daß sie in den Schnittpunkten von Wegstrecken unterschiedlicher Richtung liegen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ei­ ne mit dem Öffnen und Schließen einer Fahrzeugtüre verbundene Fahrzeugstillstanddauer bei der Ermittlung der Fahrtzeitdauer tjk unterdrückt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zu­ sätzliche Daten in den Wegstreckenabschnittsdaten gespeichert werden, wie Betanken eines Fahrzeugs, Reparieren, Be- und Entladen usw.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten innerhalb eines Fahrzeugs ermittelt und gespeichert werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten verschiedener Fahrzeuge an einen Zentralrechner (62) überspielt werden, der die überspielten Daten zu einer Wegstreckendatei zusammenfaßt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß den von einzelnen Fahrzeugen überspielten Daten eine Kennung der Fahrzeugart zugeordnet wird und in dem Zentralrechner (62) unterschiedliche Wegstreckendateien erzeugt werden, die den Kennun­ gen entsprechen.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß den von den Fahrzeugen überspielten Daten ein Fahrzeugkennzeichen zugeordnet wird und der Neuig­ keitswert der gesendeten Daten zusammen mit dem Fahrzeugkennzeichen im Zentralrech­ ner erfaßt wird, um eine Vergütung für das Fahrzeug zu errechnen.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegstreckendatei die bezüglich Tageszeit, Wochentag, Lage des Wochentages inner­ halb eines Monats und dem Monat gemittelten Wegstreckenabschnittsdaten zusammen mit der Häufigkeitsverteilung der Fahrtzeitdauern enthält.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils aktuellsten Wegstreckenabschnittsdaten in einer Kurzzeitwegstreckendatei (46; 74) gespeichert werden, die für einen kurzen zurückliegenden Zeitraum die zu den einzel­ nen Wegstreckenabschnittsdaten gehörenden benötigten Fahrtzeitdauern enthält.
13. Verfahren zum Herleiten von Zielführungsdaten aus nach dem Verfahren ge­ mäß einem der Ansprüche 1 bis 12 erzeugten Daten, wobei einem Rechner mit einer Weg­ streckendatei (44; 72) ein Fahrtwunsch mit Anfangspunkt, Endpunkt und Start- oder Ziel­ zeit sowie ggf. einem Sonderwunsch eingegeben wird, der Rechner aus der Wegstrecken­ datei eine aus einzelnen Wegstreckenabschnitten zusammengesetzten Weg unter Minimie­ rung der Fahrtzeitdauer oder der Weglänge und/oder ggf. unter Berücksichtigung von Son­ derwünschen errechnet, und aus dem so ermittelten Weg hergeleitete relevante Daten in ei­ ner Anzeigeeinheit (30) angezeigt werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Rechner beim Errechnen eines Weges die jeweils aktuellsten Wegstreckenabschnittsdaten aus einer Kurzzeitwegstreckendatei (46; 74) mit den entsprechenden Wegstreckenabschnittsdaten aus der Wegstreckendatei berück­ sichtigt, bei denen keine atypischen Abweichungen zu den entsprechenden aktuellen Wegstreckenabschnittsdaten vorliegen.
15. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 14 zur Verwendung an Bord eines Fahrzeugs, enthaltend
einen Standortsensor (4) zur Ermittlung der augenblicklichen geographischen Position,
einen Richtungssensor (6) zur Ermittlung der augenblicklichen geographischen Richtung des Fahrzeugs,
einen Weggeber (8) zum Erzeugen eines einer zurückgelegten Entfernung ent­ sprechenden Wegsignals,
einen Zeitgeber (10) zum Erzeugen eines Zeitsignals,
ein elektronisches Steuergerät (2) mit einem Mikroprozessor (22) mit Fest­ speicher (24) und Schreib-/Lesespeicher (26), sowie
einem Fahrtspeicher (40),
einem Wegstreckenspeicher (42),
einem Wegstreckendateispeicher (44),
einem Kurzzeitwegstreckenspeicher (46),
einer Eingabeeinheit (28),
einer Anzeigeeinheit (30) und
einer Datenausgabe-/Eingabeeinheit (32).
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Eingabeeinheit (28) eine Einrichtung zum Einlesen von auf einem Datenträger befindlicher Adresseninformation als Zielort ent­ hält.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Einrichtung eine Strich-Code-Lese­ einrichtung ist.
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