DE19856704C2

DE19856704C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Fahrzeugzielführung und/oder Reisezeitschätzung

Info

Publication number: DE19856704C2
Application number: DE1998156704
Authority: DE
Inventors: Boris Kerner
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1998-12-09
Filing date: 1998-12-09
Publication date: 2001-09-13
Anticipated expiration: 2018-12-10
Also published as: DE19856704A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fahrzeugziel führung und/oder Reisezeitschätzung nach dem Oberbegriff des An spruchs 1 bzw. 2 (DE 198 06 197 A1).

Verfahren und Vorrichtungen zur Fahrzeugzielführung sind insbe sondere in Form sogenannter dynamischer Zielführungssysteme bzw. Zielführungsverfahren bekannt, die eine optimale Fahrtroute für eine an einem Startort, üblicherweise dem momentanen Fahrzeug ort, beginnende Fahrt, meist in Form einer schnellsten Route, auf Basis der aktuellen Verkehrslage ermitteln, wie sie im vom Fahrzeug befahrbaren Verkehrswegenetz oder jedenfalls in der in teressierenden Wegenetzumgebung des Startortes zum Startzeit punkt vorliegt. Hierbei wird zwischen sogenannten zentralenba sierten und autonomen dynamischen Zielführungssystemen unter schieden. In zentralenbasierten dynamischen Zielführungssystemen wird die optimale Route in einer Verkehrsleitzentrale ermittelt, die dann die entsprechenden Routeninformationen zu einem jewei ligen fahrzeugseitigen Navigationssystem überträgt. In autonomen dynamischen Zielführungssystemen wird die optimale Route vom je weiligen fahrzeugseitigen Navigationssystem ermittelt, das hier zu die aktuellen Verkehrslageinformationen empfängt, wie sie von einer Verkehrsleitzentrale geliefert werden.

Die meisten herkömmlichen dynamischen Zielführungssysteme be stimmen die optimale Route ab einem Startort auf der Basis von Informationen über die Verkehrslage im Verkehrswegenetz, wie sie zum Zeitpunkt der Routenermittlung, d. h. zum Zeitpunkt des Fahr tantritts am Startort, aktuell sind und durch entsprechende, über das Verkehrwegenetz verteilte Verkehrslagedetektoren erfaßt weiden. Nun kann sich jedoch die Verkehrslage, insbesondere ver kehrsflußrelevante Zustände wie Verkehrsstaus, und damit die zu gehörige Reisezeit während der Fahrt signifikant ändern. Dadurch kann die tatsächlich benötigte Reisezeit deutlich von der anhand einer auf solch herkömmliche Weise ermittelten optimalen Route prognostizierten Reisezeit abweichen. Eine erste Verbesserung, wie sie in einem von der Anmelderin entwickelten dynamischen Au to-Pilot-System realisiert ist, besteht darin, aktuelle Ver kehrsinformationen auch noch während der Fahrt zu empfangen und diese in einem fahrzeugseitigen Navigationsrechner zur laufenden Bestimmung einer günstigsten Route und/oder der voraussichtli chen Reisezeit zu berücksichtigen, siehe die Zeitschriften- Kurzmeldung "Neues Intelligentes Navigationssystem", Funkschau 16/98, Seite 6.

Aus der Patentschrift DE 195 26 148 C2 sind ein Verfahren und ein System zur Prognose von Verkehrsströmen bekannt, die von so genannten Ganglinienprognosen über die mittlere Geschwindigkeit und/oder die Reisezeiten auf den Streckenabschnitten des Ver kehrswegenetzes zwischen je zwei Netzknoten Gebrauch machen.

Ein spezieller Algorithmus zur Berechnung schnellster Routen in einem Verkehrswegenetz ist in dem Zeitschriftenaufsatz E. W. Dijkstra, A note on two problems in connection with graphs, Numer. Math. 1, 1959, Seite 269 beschrieben.

In der DE 196 47 127 A1 und der DE 198 35 979 A1 sind Verfahren zur Verkehrsla geüberwachung beschrieben, welche die Vorausschätzung, d. h. Pro gnose, der Verkehrslage in einem von entsprechenden Fahrzeugen befahrbaren Verkehrswegenetz oder in einem Teil eines solchen ausgehend von aktuell gemessenen und/oder vorab z. B. empirisch gewonnenen Verkehrslagedaten ermöglichen. Insbesondere sind die se Verfahren auch in der Lage, die zeitliche Entwicklung von Verkehrsstaus und/oder zähflüssigem Verkehr in ihrer Lage und Ausdehnung zu prognostizieren und die zum Durchqueren eines sol chen Staus oder zähflüssigen Verkehrszustands erforderliche Fahrtdauer zu schätzen. Dabei werden Verkehrsstaus, zähflüssiger Verkehr und ähnliche identifizierbare Verkehrszustände als ma kroskopische, verkehrsrelevante Objekte behandelt, deren Dynamik prognostisch verfolgt wird. Auch ist es mit diesen Verfahren möglich, andere Eigenschaften dieser verkehrsrelevanten Objekte zu prognostizieren, wie die Reisezeit und die mittlere Geschwin digkeit auf einem entsprechenden Wegenetz-Streckenabschnitt.

Gegenüber den oben genannten herkömmlichen Verfahren, welche die Fahrzeugzielführung und/oder Reisezeitschätzung auf der Basis von einmalig bei Fahrtantritt oder laufend während der Fahrt er faßten aktuellen Verkehrslagedaten vornehmen, zeichnen sich Ver fahren der eingangs genannten Art dadurch aus, daß sie die Ver kehrslage zeitrichtig jeweils für den Zeitraum vorausschätzen, zu dem die Fahrt voraussichtlich in dem betreffenden Streckenab schnitt verläuft, wozu die Umgebung des momentanen Fahrzeugor tes, d. h. des Startortes für das Verfahren, wenigstens teilweise in Entfernungszonen eingeteilt wird, die aufeinanderfolgenden Prognosezeiträumen für eine am Startort beginnende Fahrt ent sprechen. Ein derartiges Verfahren ist in der DE 198 06 197 A1 beschrieben. Beim dortigen Verfahren erfolgt die Entfernungszoneneinteilung durch Vorgabe von kreis- bzw. ringförmigen Gebieten, bei Berücksichtigung einer zu erwar tenden oder aktuellen Fahrtrichtung auch eingeschränkt durch Vorgabe von Gebieten in Form von Kreissegmenten oder bogenförmi gen Ringabschnitten. Alternativ werden die Entfernungszonen auf der Basis von vorgegebenen mittleren Fahrzeuggeschwindigkeiten jeweils als dasjenige Gebiet bestimmt, das vom Fahrzeug in einem vorgebbaren Zeitintervall unter Zugrundelegung der mittleren Fahrzeuggeschwindigkeitswerte erreicht werden kann. Die mittle ren Fahrzeuggeschwindigkeiten werden fest oder in Abhängigkeit vom zu durchfahrenden Straßentyp vorgegeben, z. B. für Autobahn abschnitte höher als für Innenstadtstrecken.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Verfahrens der eingangs genannten Art zugrunde, das eine vergleichsweise genaue und zuverlässige Fahrzeugzielführung ent lang einer optimalen Route von einem Startort zu einem Zielort und/oder eine vergleichsweise genaue und zuverlässige Schätzung der zum Fahren vom Startort zum Zielort notwendigen Reisezeit ermöglicht, wobei fahrzeugseitig die Verwendung eines herkömmli chen Navigationssystems ausreichen kann.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 2.

Bei diesem Verfahren werden zur Ermittlung der optimalen Route und/oder der voraussichtlichen Reisezeit für die Fahrt ab einem Startort nicht sämtlich die Informationen über die Verkehrslage in der Wegenetzumgebung des Startortes herangezogen, wie sie zum Startzeitpunkt am Startort vorliegen, sondern es wird wenigstens für einen Teil der Wegenetzumgebung des Startortes die Verkehrs lage in den zugehörigen Streckenabschnitten jeweils für den Zeitraum vorausgeschätzt, zu dem die Fahrt voraussichtlich in dem betreffenden Streckenabschnitt verläuft.

Mit anderen Worten, die Fahrzeugzielführung und/oder Reisezeit schätzung erfolgt für den betreffenden Streckenabschnitt unter Berücksichtigung der zeitrichtig für diesen Streckenabschnitt prognostizierten Verkehrslage und nicht anhand der dort zum Startzeitpunkt vorliegenden Verkehrslage, zu dem sich das Fahr zeug noch gar nicht in diesem Streckenabschnitt befindet. Da durch läßt sich ersichtlich die Genauigkeit der Fahrzeugzielfüh rung und/oder Reisezeitschätzung gegenüber einer herkömmlichen Vorgehensweise verbessern, bei der nur die Verkehrslage zum Startzeitpunkt für das Auffinden der optimalen Route oder das Schätzen der notwendigen Reisezeit berücksichtigt wird. Unter "Wegenetzumgebung des Startortes" ist dabei derjenige Teil des gesamten, vom Fahrzeug befahrbaren Wegenetzes zu verstehen, in der sich der Startort befindet und in welchem die optimale Route für die am Startort beginnende und zu einem beliebigen oder fest vorgegebenen Zielort führende Fahrt enthalten sein kann, wobei diese Route je nach Verkehrslage in gewissem Umfang variieren kann, z. B. zum Umfahren temporärer Staus, Baustellen etc. Ist ein fester Zielort vorgegeben, so braucht die Verkehrslagevor ausschätzung nicht unbedingt im gesamten Umkreis des Startortes vorgenommen werden, sondern sie kann bei Bedarf auf einen den Zielort enthaltenden Sektorbereich eines Wegenetzumgebungskrei ses ausreichender Ausdehnung beschränkt werden.

Weiter ist eine Einteilung der Wegenetzumgebung des Startortes in Entfernungszonen vorgesehen, die jeweils aufeinanderfolgenden Prognosezeiträumen entsprechen, d. h. Entfernungszonen, in denen sich das Fahrzeug zu den betreffenden Zeiträumen voraussichtlich befindet. Für jede solche Entfernungszone erfolgt eine zeitrich tige Verkehrslageprognose, indem die Verkehrslage während des zugehörigen Prognosezeitraums wenigstens für diese Entfernungs zone vorausgeschätzt wird.

Beim Verfahren gemäß Anspruch 1 ist zur Ermittlung der Entfer nungszonen vorgesehen, die Zonengrenzen auf der Basis einer mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit für den jeweiligen Streckenab schnitt der möglichen, am Startort beginnenden Fahrtrouten zu bestimmen. Speziell ist dazu eine zonenweise vom Startort nach außen fortschreitende Entfernungszonenberechnung vorgesehen, bei der die Zonenendpunkte für eine jeweilige Entfernungszone anhand von prognostisch für den betreffenden Streckenabschnitt zum be treffenden Zeitpunkt gewonnenen Daten über die dort zu erwarten de, mittlere Geschwindigkeit bestimmt werden, was zur Genauig keitssteigerung des Verfahrens beiträgt. Die Geschwindigkeits- Prognosedaten können z. B. aus einer dynamischen Verkehrsprognose oder aus einer Ganglinienprognose auf der Basis empirisch gewon nener Geschwindigkeitsdaten stammen.

Beim Verfahren nach Anspruch 2 werden zur Entfernungszonenbe stimmung die Zonengrenzen unter Benutzung eines Algorithmus zur Berechnung einer schnellsten Route, wie sie verschiedentlich be kannt sind, siehe z. B. den eingangs zitierten Zeitschriftenauf satz von E. W. Dijkstra, als die Menge derjenigen Verkehrswege netzpunkte bestimmt, die gerade noch innerhalb des jeweiligen Prognosezeitraums auf einer schnellsten Route ausgehend vom Startort erreicht werden können.

Bei einem nach Anspruch 3 weitergebildeten Verfahren wird der zum jeweiligen Streckenabschnitt gehörige Prognosezeitraum, d. h. der Zeitraum, zu dem sich das Fahrzeug voraussichtlich im be treffenden Streckenabschnitt befindet, aus vorher ermittelten Fahrtzeit-Erwartungswerten bestimmt. Die Bestimmung derartiger Erwartungswerte kann beispielsweise in Form von Mittelwerten vorangegangener Reisezeitschätzungen für die betreffende Fahr strecke erfolgen, wobei auch eine zeitvariable, d. h. von der Ta geszeit oder vom Wochentag abhängige Bestimmung solcher mittle rer, voraussichtlicher Fahrtzeiten vom Startort zum jeweiligen Streckenabschnitt zwischen dem Startort und einem beliebigen oder einem fest vorgegebenen Zielort möglich ist. Solche Erwar tungswerte über die voraussichtliche Fahrtdauer zwischen je zwei Streckenpunkten können auch aus einer statistischen Auswertung des über einen längeren Zeitraum beobachteten Verkehrsflusses im betreffenden Streckenbereich gewonnen werden. Geeignete Vorge hensweisen hierfür sind z. B. auch sogenannte Ganglinienprognosen über verkehrsrelevante Objekte, wie Staus, synchronisierter Ver kehr und freier Verkehr, gemäß der oben zitierten DE 198 35 979 A1 und/oder über die Geschwindigkeit und/oder die Reisezeit auf dem jeweiligen Streckenabschnitt; letzte re werden auch als historische Ganglinienprognosen bezeichnet.

In weiterer Ausgestaltung dieser Maßnahme ist gemäß Anspruch 4 eine laufende Aktualisierung des Prognosezeitraums für einen je weils noch nicht befahrenen Streckenabschnitt in Abhängigkeit vom aktuellen Fahrzeugort und/oder der bisher für die Fahrt be nötigten Reisezeit vorgesehen. Dies erlaubt eine Neufindung des weiteren Routenverlaufs bzw. eine Neuschätzung der noch benötig ten Reisezeit, was die Fahrzeugzielführung und/oder die Reise zeitschätzung besonders in Fällen verbessern kann, in denen das Fahrzeug in einem Streckenabschnitt eine unerwartete, von der prognostizierten abweichende aktuelle Verkehrslage angetroffen hat.

Bei einem nach Anspruch 5 weitergebildeten Verfahren erfolgen die notwendigen Prognosen über die Verkehrslage und/oder die Fahrtzeiten für die verschiedenen Streckenabschnitte in einer Zentrale, der hierzu vorzugsweise kontinuierlich aktuelle Ver kehrslagedaten übermittelt werden und die entsprechende Ver kehrslageprognosemeldungen erstellt und sendet, analog zum her kömmlichen Senden von Meldungen über die aktuelle Verkehrslage. Die Verkehrslageprognosemeldungen können dann im jeweiligen Fahrzeug von einem Navigationssystem empfangen und zur Ermitt lung der optimalen Route und/oder der voraussichtlich benötigten Reisezeit für eine Fahrt zwischen einem Startort und einem be liebigen oder festen Zielort herangezogen werden. Vorteilhaft ist hierbei, daß fahrzeugseitig herkömmliche Navigationssysteme verwendet werden können; hierbei wird ihnen statt herkömmlich nur die momentane Verkehrslage im interessierenden Streckenbe reich von der Zentrale auch die prognostizierte zukünftige Ver kehrslage übermittelt, die dann vom Navigationssystem zeitrich tig entlang des für die geplante Fahrt interessierenden Strec kenbereichs ausgewertet werden kann.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeich nungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine Blockdiagrammansicht zur Veranschaulichung einer Bestimmung der aktuellen Verkehrslage in einem ausge wählten Wegenetzbereich mit zugehöriger aktueller Ver kehrslagemeldung,

Fig. 2 eine Blockdiagrammansicht zur Veranschaulichung einer Vorausschätzung der Verkehrslage im Wegenetzbereich von Fig. 1,

Fig. 3 eine Blockdiagrammansicht zur Veranschaulichung der Er stellung einer Prognosemeldung aus der gemäß Fig. 2 prognostizierten Verkehrslage,

Fig. 4 eine Listenzusammenstellung zeitlich aufeinanderfolgend gewonnener aktueller und prognostizierter zukünftiger Verkehrszustände für verschiedene Wegenetzbereiche,

Fig. 5 eine schematische Darstellung von anhand mittlerer Fahrtdauern berechneten Entfernungszonen im Wegenetzbe reich zwischen einem Startort und einem Zielort ent sprechend den Zeiträumen der Verkehrslageauflistungen in Fig. 4,

Fig. 6 eine Blockdiagrammansicht über die Erstellung einer Verkehrslageprognose-Gesamtliste unter Berücksichtigung der Auflistungen von Fig. 4 und der Entfernungszonen von Fig. 5,

Fig. 7 eine Blockdiagrammansicht über den fahrzeugseitigen Em pfang der von einer Zentrale gesendeten Verkehrslage prognose-Gesamtliste von Fig. 6,

Fig. 8 ein schematisches Blockdiagramm einer die in den Fig. 1 bis 7 illustrierte Vorgehensweise verwendenden Vorrich tung zur Fahrzeugzielführung und/oder Reisezeitschät zung,

Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Wegenetzbereiches zwischen einem Startort und einem Zielort zur Veran schaulichung einer ersten Methode zur Entfernungszonen bestimmung und

Fig. 10 eine Ansicht entsprechend Fig. 9, jedoch zur Veran schaulichung einer zweiten Methode zur Entfernungszo nenberechnung.

Fig. 8 zeigt schematisch als Blockdiagramm eine Vorrichtung zur Fahrzeugzielführung und/oder Reisezeitschätzung. Diese Vorrich tung beinhaltet eine Verkehrsleitzentrale 1, die aktuelle Ver kehrslagedaten über einen oder mehrere Empfangskanäle 2 emp fängt, z. B. von streckenseitigen Verkehrslagedetektoren, von verkehrslagebeobachtenden Flugzeugen oder Satelliten und/oder von sich im befahrbaren Wegenetz bewegenden Stichprobenfahrzeu gen, sogenannten "floating cars", die mit Mitteln zum Senden der aktuellen Fahrzeugpositionsinformation ausgerüstet sind. Die Verkehrsleitzentrale 1 kommuniziert über eine je nach Bedarf uni- oder bidirektional ausgelegte Kommunikationsstrecke 3 mit jeweiligen Navigationssystemen 4a, 4b, 4c, mit denen Fahrzeuge, z. B. Straßenfahrzeuge, ausgerüstet sind, die das verkehrslage überwachte Wegenetz befahren können. Die Verkehrsleitzentrale 1 erzeugt nicht nur Meldungen über die aktuelle Verkehrslage an hand der empfangenen aktuellen Verkehrslagedaten, sondern führt darüber hinaus eine Vorausschätzung der im betrachteten Wegenetz für zukünftige Zeiträume zu erwartenden Verkehrslage durch und gibt entsprechende Verkehrslageprognosemeldungen an die fahr zeugseitigen Navigationssysteme 4a, 4b, 4c ab, die ihrerseits unter Berücksichtigung dieser Meldungen eine Zielführung und/ oder Reisezeitschätzung vornehmen, wie nachfolgend unter Bezug nahme auf die Fig. 1 bis 7 näher erläutert.

Fig. 1 veranschaulicht die Bestimmung der aktuellen Verkehrslage zu einem bestimmten Startzeitpunkt an einem bestimmten Tag durch die Verkehrsleitzentrale für einen exemplarischen Wegenetzbe reich, wie er in Fig. 1 anhand einer Bildschirmanzeige 5 wieder gegeben ist, wozu die Zentrale empfangene aktuelle Verkehrslage informationen, z. B. aus aktuellen Verkehrslagemessungen oder ak tuellen Verkehrslagemeldungen, sogenannten TMC-Meldungen, aus wertet. So ist in Fig. 1 beispielhaft der Empfang einer TMC-Mel dung 6 über einen Stau 7 in einem bestimmten Wegenetzbereich ge zeigt, wie er auf der Bildschirmansicht 5 wiedergegeben ist. Da neben erhält die Zentrale, wie gesagt, weitere aktuelle Ver kehrslageinformationen 8 von Verkehrslagemessungen.

Die Verkehrsleitzentrale prognostiziert nun ausgehend von der gemäß Fig. 1 ermittelten aktuellen Verkehrslage im jeweiligen Wegenetzbereich die dortige Verkehrslage zu einem späteren Zeit punkt mittels eines Verkehrslageprognoseverfahrens 9, das insbe sondere ein automatisches Stauverfolgungsverfahren beinhaltet, wie in Fig. 2 veranschaulicht. Speziell zeigt Fig. 2 den Über gang von der aktuellen Verkehrslage des Wegenetzbereichs gemäß Fig. 1 auf eine vom Verkehrslageprognoseverfahren 9 vorausge schätzte, voraussichtliche Verkehrslage zu einem um 40 min späte ren Zeitpunkt. Beispielhaft ist hierbei der Stau 7 weiterhin vorhanden, er hat sich jedoch entsprechend der üblichen Staudy namik entgegen der mit Pfeilen angedeuteten Fahrtrichtung wei terbewegt. Derartige Verkehrslageprognoseverfahren mit automati scher Stauverfolgung sind aus dem eingangs zitierten Stand der Technik bekannt, insbesondere aus der DE 196 47 127 A1 und der DE 198 35 979 A1, worauf für nähere Details verwiesen wird. Die in der Verkehrsleitzentrale durchgeführte Verkehrsprognose beschränkt sich selbstverständlich nicht auf die Verfolgung erkannter Staus, wie des Staus 7, sondern prog nostiziert auch den zum betreffenden späteren Zeitpunkt zu er wartenden Verkehrsfluß und damit die Verkehrslage im übrigen, insbesondere auch Zustände synchronisierten und freien Verkehrs durch Vorausschätzung des dynamischen Verhaltens dieser ver kehrsrelevanten Zustände bzw. Objekte.

Die solchermaßen für einen späteren Zeitpunkt prognostizierte Verkehrslage wird dann, wie in Fig. 3 veranschaulicht, von der Verkehrsleitzentrale zu einer entsprechenden Verkehrslage-Prog nosemeldung 10 verarbeitet, die dann von ihr in einem geeigneten Datenformat, z. B. in einer TMC-Meldung, gesendet werden kann. Die jeweilige Prognosemeldung beinhaltet insbesondere die auf grund der Verkehrslageprognose im betreffenden Wegenetzbereich zum betreffenden Zeitpunkt zu erwartenden verkehrsrelevanten Zu stände, wie Staus oder zähflüssiger Verkehr, und deren Positio nen bzw. Ausdehnungen.

Die anhand der Fig. 1 bis 3 für einen bestimmten Wegenetzbereich und einen bestimmten Prognosezeitraum veranschaulichte Vorge hensweise wird von der Verkehrsleitzentrale für das gesamte We genetz und sukzessive für weitere zukünftige Prognosezeiträume durchgeführt. Daraus ergeben sich dann Verkehrslageprognoseda ten, die für jeden Prognosezeitpunkt zu je einer Prognoseliste zusammengefaßt werden können, wie in Fig. 4 veranschaulicht. Dort ist beispielhaft in einer ersten, oberen Liste die Ver kehrslage hinsichtlich aktuell vorliegender Verkehrsstaus wie dergegeben, während die mittlere Liste eine Prognoseliste ist, welche Prognosemeldungen für die entsprechenden Verkehrsstaus zu einem um 10 min späteren, zukünftigen Zeitpunkt enthält. Die un tere Liste gibt die Prognosemeldungen für die prognostizierte Entwicklung dieser Staus für einen um weitere 10 min späteren Zeitpunkt wieder, wobei sich einer der zuvor drei Staus zwi schenzeitlich aufgelöst hat.

Alternativ zur in Fig. 4 illustrierten Auflistung nur von Staus können die aktuelle Liste und die Prognoselisten auch Informa tionen über die zu erwartenden Reisezeiten und/oder mittleren Geschwindigkeiten für die verschiedenen Streckenabschnitte ent halten. Diese Informationen können auf der Basis einer progno stischen Verfolgung der zeitlichen Entwicklung von verkehrsrelevanten Objekten oder direkt aus aktuellen und früheren Verkehrs lagemessungen empirisch gewonnen werden.

Anhand der solchermaßen erstellten Prognoselisten ist die Ver kehrsleitzentrale in der Lage, für ein jeweiliges Fahrzeug eine zur Fahrzeugzielführung und/oder Reisezeitschätzung für eine ge plante Fahrt zwischen einem Startort und einem fest vorgegebenen oder beliebigen Zielort geeignete Verkehrslageprognose-Gesamt liste zu erstellen und zu übermitteln, wie in den Fig. 5 bis 7 veranschaulicht. Dazu nimmt die Zentrale, wie in Fig. 5 veran schaulicht, eine Entfernungszoneneinteilung der interessierenden Wegenetzumgebung des Startortes S vor, wozu ihr die entsprechen den Startortkoordinaten übermittelt werden. Speziell teilt die Zentrale die interessierende Wegenetzumgebung für die Zeiträume, für die sie Listen über die aktuelle und die prognostizierte zu künftige Verkehrslage erstellt hat, in entsprechende Entfernungs zonen ein, in welchen sich das Fahrzeug zu den betreffenden Prog nosezeiträumen gemäß einer im Mittel zu erwartenden Fahrtdauer befindet. Ist kein bestimmter Zielort vorgegeben, erfolgt die Prognose gleichberechtigt für alle Richtungen, d. h. es wird die Verkehrslage in einem gesamten Wegenetzumkreis des Startortes S vorausgeschätzt. Bei Vorgabe eines bestimmten Zielortes genügt schon eine richtungsspezifische Prognose der Verkehrslage in nur einem Sektorbereich des gesamten Startort-Wegenetzumkreises, der den Startort und den Zielort sowie die in Frage kommenden Routen zwischen Startort und Zielort enthält.

So ermittelt die Zentrale im Beispiel von Fig. 5 eine den Start ort S enthaltende innere Entfernungszone E1, in welcher sich das Fahrzeug voraussichtlich für die ersten 10 min zwischen dem aktu ellen Startzeitpunkt und dem ersten Prognosezeitpunkt gemäß der Liste von Fig. 4 befindet. Eine mittlere Entfernungszone E2 ent spricht dann dem vom Fahrzeug im Mittel erreichbaren Wegenetzbe reich für den ersten 10minütigen Prognosezeitraum gemäß der mittleren Liste von Fig. 4, während eine äußere Entfernungszone E3, die in diesem Fall den Zielort Z enthält, den im Mittel vom Fahrzeug während des zweiten Prognosezeitraums, für den die untere Prognoseliste von Fig. 4 ermittelt wurde, erreichbaren Wegenetzbereich darstellt. Die dieser Entfernungszoneneinteilung zugrundegelegten Reisezeit- bzw. Routenerwartungswerte können von der Zentrale beispielsweise aus empirisch gewonnenen, abge legten Daten bestimmt werden. Solche empirischen Reisezeitdaten lassen sich z. B. aus einer Langzeitbeobachtung der verkehrsrele vanten Objekte, wie Staus etc., gemäß der erwähnten DE 198 35 979 A1 und/oder der mittleren Geschwindigkeit und/oder der mittleren Reisezeiten auf den verschiedenen Strec kenabschnitten des befahrbaren Wegenetzes ableiten, vorzugsweise zeitaufgelöst, d. h. getrennt nach verschiedenen Tageszeiten und Wochentagen. Alternativ sind auch einfachere Reisezeit-Erwar tungswertermittlungen möglich, z. B. aus einer einfachen Fahrt dauerberechnung in Abhängigkeit von der Streckenentfernung unter Berücksichtigung der auf der betreffenden Strecke erlaubten oder durchschnittlich möglichen Fahrgeschwindigkeit.

Zwei verschiedene Methoden zur Entfernungszonenberechnung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 9 und 10 erläutert. In beiden Figuren ist jeweils beispielhaft und schematisch derjeni ge sektorförmige Teilbereich eines Verkehrswegenetzes im Umkreis eines Startorts S wiedergegeben, der in Richtung eines Zielorts Z liegt, der für die Fahrzeugzielführung bzw. Reisezeitschätzung fest vorgegeben oder als beliebig angenommen werden kann. Der Wegenetzsektor ist so gewählt, daß er alle möglichen verschiede nen Routen enthält, die für eine Fahrt vom Startort S zum jewei ligen Zielort Z als optimal in Betracht kommen können. Bei bei den Methoden werden zunächst die der Entfernungszoneneinteilung zugrundegelegten Prognosezeiträume ΔT_i (i = 1, 2, 3, . . ., N) für eine gewählte Anzahl N von Entfernungszonen vorgegeben, wobei bei spielhaft drei Prognosezeiträume ΔT₁, ΔT₂, ΔT₃ von je 10 min für drei Entfernungszonen angegeben sind. Die Summe der Prognose zeiträume stellt dann den für die Verkehrsprognose vorgegebenen Zeithorizont T = ΔT₁ + ΔT₂ + . . . + ΔT_N dar. Dann werden die möglichen Routen W_j (j = 1, 2, . . .) vom Startort S zum jeweiligen Zielort Z er mittelt, zumindest diejenigen, die in dem Wegenetzbereich lie gen, in welchem die optimale Route vernünftigerweise liegen muß.

Die möglichen Routen sind so gewählt, daß sie sich nicht über schneiden. Alternativ können auch sich überschneidende Routen herangezogen und die Überschneidungen anschließend ignoriert werden.

Für jede der in Betracht kommenden Routen W_j (j = 1, 2, . . .) wird nun der zu einer jeweiligen Entfernungszone E_i (i = 1, 2, . . ., N) gehörige Zonengrenzpunkt x_i ^(j) gemäß der Beziehung

ermittelt, wobei v_i ^(j) die mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit auf dem in der Entfernungszone E_i liegenden Streckenabschnitt der be trachteten Route W_j bezeichnet. Diese mittlere Geschwindigkeit v_i ^(j) kann für den jeweiligen Streckenabschnitt auf der Basis ei ner Verkehrsprognose und/oder auf der Basis aktueller Verkehrs lagemessungen ermittelt werden. Fig. 9 zeigt die auf diese Weise für den wiedergegebenen Wegenetzbereich ermittelten Zonengrenz punkte x₁ ⁽¹⁾, x₁ ⁽²⁾, x₁ ⁽³⁾ für die erste Entfernungszone E₁ und jede von drei möglichen Routen W₁, W₂, W₃ sowie analog die Zonengrenz punkte x₂ ⁽¹⁾, x₂ ⁽²⁾, x₂ ⁽³⁾ der zweiten Entfernungszone E₂ für diese möglichen Routen W₁, W₂, W₃. Im betrachteten Beispiel wird pro gnostiziert, daß der Zielort Z während des dritten Prognosezeit raums erreicht wird, d. h. in der dritten Entfernungszone E₃ um den Startort S liegt, so daß der Zielort Z hier den Zonenend punkt x₃ ^(j) (j = 1, 2, 3) für die gezeigten Routen W₁, W₂, W₃ in der dritten Entfernungszone E₃ darstellt.

Vorzugsweise wird die vorstehend beschriebene Entfernungszonen berechnung zonenweise durchgeführt, d. h. zuerst wird die erste Zone E₁ bestimmt, dann die zweite Zone E₂ usw. Um die Genauigkeit weiter zu steigern, ist für die Entfernungszonenberechnung vor zugsweise vorgesehen, zur Bestimmung der Zonenendpunkte einer jeweils nächsten Entfernungszone ausgehend von den zuvor be stimmten Zonenendpunkten der nächstinneren Zone für die weiter führenden Streckenabschnitte nicht die dort zum Startzeitpunkt aktuellen, sondern prognostizierte mittlere Geschwindigkeitswer te zu verwenden, die zuvor zeit- und ortsrichtig für den betref fenden Streckenabschnitt und den zugehörigen Prognosezeitraum vorausgeschätzt wurden, z. B. durch eine dynamische Prognose von verkehrsrelevanten Objekten oder eine Ganglinienprognose oder einer Mischung beider Vorgehensweisen. Nur für die erste Entfer nungszone E₁ werden in diesem Fall Daten über die zum Startzeit punkt aktuelle mittlere Geschwindigkeit v_i ^(j) für den jeweiligen Streckenabschnitt angesetzt, z. B. näherungsweise solche, die freiem, ungestörten Verkehr entsprechen.

Ein alternatives Verfahren zur Entfernungszonenbestimmung ist in Fig. 10 veranschaulicht, wobei für übereinstimmende Elemente dieselben Bezeichnungen gewählt sind wie in Fig. 9. Diese Ent fernungszoneneinteilungsmethode macht von einem Routenberech nungsalgorithmus Gebrauch, wie er z. B. in dem oben zitierten Zeitschriftenaufsatz von E. W. Dijkstra beschrieben wird, worauf für weitere Details verwiesen werden kann. Der dortige Routenbe rechnungsalgorithmus wird vorliegend so eingesetzt, daß progno stizierte Reisezeiten für die relevanten Streckenabschnitte der vernünftigerweise in Betracht kommenden Fahrtrouten automatisch bei der Berechnung einer schnellsten Route berücksichtigt wer den. Die Reisezeitprognosedaten können beispielsweise aus einer Ganglinienprognose bzw. einer dynamischen Prognose hinsichtlich verschiedener verkehrsrelevanter Zustände, wie die Reisezeit und/oder die mittlere Geschwindigkeit auf einem jeweiligen Streckenabschnitt, bzw. Objekte, wie Staus, zähfließender Ver kehr usw., stammen.

Unter Benutzung dieses Algorithmus besteht nun die Methode zur Entfernungszoneneinteilung in diesem Fall darin, für jeden Streckenabschnitt S_p (p = 1, 2, . . .) des Verkehrswegenetzes diejenige Position x_i ^(p) (i = 1, 2, . . ., N) rechnerisch aufzufinden, für welche die zugehörige Reisezeit R(x_i ^(p)) für eine Fahrt vom Startort S aus bis zu dieser Position x_i ^(p) entlang der schnellsten Route im Wegenetz gleich dem Ende des entsprechenden Prognosezeitraums ist, d. h.

Die so ermittelte Position x_i ^(p) stellt dann den Zonenendpunkt der Entfernungszone E_i für den betreffenden Streckenabschnitt S_p dar. Auf diese Weise werden die Zonenendpunkte für jede Entfernungs zone E_i (i = 1, 2, . . ., N) für alle innerhalb des Prognosezeithori zonts erreichbaren Streckenabschnitte S_p zwischen je zwei Wege netzknoten ermittelt, was dann die zugehörigen Entfernungszonen E_i festlegt. Wenn der Verkehrsleitzentrale Informationen über ei nen bestimmten Zielort oder Zielbereich vorliegen, kann es genü gen, die Entfernungszoneneinteilung nicht in allen Richtungen vom Startort aus vorzunehmen, sondern sie auf den Wegenetzteil bereich einzuschränken, in welchem die jeweils optimale Route zum Zielort oder Zielbereich nur liegen kann.

Nachdem die Verkehrsleitzentrale auf diese Weise den interessie renden Streckenbereich in die den gewählten Prognosezeitabstän den entsprechenden Entfernungszonen eingeteilt hat, erstellt sie auf dieser Basis, wie in Fig. 6 veranschaulicht, eine Verkehrs lageprognose-Gesamtliste, d. h. sie ermittelt zeitrichtig die Verkehrslage, die während einer beim Startort beginnenden Fahrt im betreffenden Streckenabschnitt voraussichtlich zum entspre chenden Fahrtzeitpunkt angetroffen wird. Im Beispielfall der Fig. 4 und 5 führt dies zu einer als TMC-Meldung 11 verarbeite ten Verkehrslageprognose-Gesamtliste, die einen in der inneren Entfernungszone E1 liegenden aktuellen Stau, einen für den um 10 min späteren Prognosezeitraum im interessierenden Streckenbe reich liegenden, prognostizierten Stau aus der mittleren Liste von Fig. 4 und einen für einen um weitere 10 min späteren Prog nosezeitraum im interessierenden Streckenbereich liegenden Stau aus der unteren Liste von Fig. 4 enthält. Diese Verkehrslagepro gnosemeldung 11 enthält dann die für eine gewünschte Fahrt zwi schen dem Startort S und einem festen oder beliebigen Zielort Z im betreffenden Fahrtzeitraum verkehrsrelevanten Informationen, die das Auffinden einer optimalen Route und die Vorausschätzung der benötigten Reisezeit beeinflussen.

Wie in Fig. 7 veranschaulicht, sendet dann die Zentrale die von ihr erstellte Verkehrslageprognosemeldung 11 zum Navigationssy stem des betreffenden Fahrzeugs, das die enthaltenen Informatio nen in einem herkömmlichen Routensucher geeignet auswertet, um unter Berücksichtigung dieser Verkehrslagedaten in an sich be kannter Weise eine optimale Route zwischen dem Startort und dem Zielort zu finden und/oder die zu deren Befahren benötigte Rei sezeit zu schätzen.

Alternativ zum gezeigten Beispiel der Fig. 6 und 7 kann die Prognose-Gesamtliste anstelle oder zusätzlich zu den Stauinfor mationen andere Verkehrsinformationen enthalten, z. B. über die voraussichtliche Reisezeit, d. h. Fahrtdauer, für einen jeweili gen Streckenabschnitt und/oder die für diesen prognostizierte mittlere Fahrgeschwindigkeit.

Es versteht sich, daß für den Fall der Übertragung einer er stellten Verkehrslageprognose-Gesamtliste als TMC-Meldung eine geeignete Transformation der von der Verkehrsprognose behandel ten verkehrsrelevanten Objekte, wie Staus, verschiedene Arten von synchronisiertem Verkehr und freiem Verkehr, wie sie z. B. beim Prognoseverfahren der zitierten DE-Patentanmeldung Nr. 198 35 979.9 zur Anwendung kommen, in die von herkömmlichen TMC-Mel dungen verwendeten Begriffsbedeutungen von Staus, zähfließendem Verkehr etc. durchzuführen ist. Insbesondere sind die im Prog noseverfahren zeitlich verfolgten dynamischen Eigenschaften der verkehrsrelevanten Objekte in entsprechende Informationen über eine reduzierte mittlere Fahrgeschwindigkeit im betreffenden Streckenabschnitt umzusetzen. Eine solche Reduzierung der mitt leren Fahrgeschwindigkeit läßt sich in der Zentrale oder im fahrzeugseitigen Navigationssystem zur Reisezeitschätzung für den jeweiligen Streckenabschnitt verwenden. Die Verkehrslage prognosemeldungen können selbstverständlich statt in Form von TMC-Meldungen in jedem anderen gängigen Meldeformat übertragen werden, wobei die Verkehrsinformation in unterschiedlicher Form übermittelt werden kann, z. B. durch Angabe von Position und Aus dehnung verkehrsrelevanter Zustände, wie Staus, stockender Ver kehr usw., die eine Geschwindigkeitsreduzierung im jeweiligen Streckenabschnitt zur Folge haben, oder durch Angabe der mittle ren Fahrgeschwindigkeit auf dem jeweiligen Streckenabschnitt des Wegenetzes oder durch Angabe der für den jeweiligen Streckenab schnitt zu erwartenden Reisezeit.

Es ist aus einem Vergleich der Verkehrslageprognosemeldung 11 gemäß Fig. 7 mit der oberen Liste von Fig. 4, welche die aktuel le Verkehrslage zum Startzeitpunkt wiedergibt, unmittelbar klar, daß die erfindungsgemäße, zeitrichtige Berücksichtigung progno stizierter verkehrsrelevanter Objekte, wie Verkehrsstaus und Zu stände mit zähfließendem Verkehr, eine im allgemeinen beträcht lich genauere und zuverlässigere Ermittlung einer optimalen Route und/oder der voraussichtlich benötigten Reisezeit ermög licht. Denn während z. B. bei einer Routen- und/oder Reisezeiter mittlung auf der Grundlage allein der Verkehrslage zum Start zeitpunkt gemäß der oberen Liste von Fig. 4 von einem 5 km lan gen Stau auf der Autobahn A2 zwischen den Anschlußstellen Rehren und Lauenau ausgegangen wird, wo sich das Fahrzeug jedoch zu diesem Startzeitpunkt noch gar nicht befindet, wird für die vor liegende erfindungsgemäße Routen- und/oder Reisezeitermittlung zeitrichtig gemäß der Verkehrslageprognosemeldung 11 eine zwi schenzeitlich auf 7 km angewachsene Länge dieses Staus und eine Verschiebung desselben zwischen die Anschlußstellen Bad Eilsen und Lauenau zugrundegelegt, wie dies voraussichtlich zu dem Zeitpunkt der Fall ist, zu dem das Fahrzeug tatsächlich diesen Streckenabschnitt erreicht.

Es versteht sich, daß die Zentrale 1 und die fahrzeugseitigen Navigationssysteme 4a, 4b, 4c mit den zur Durchführung der oben erläuterten Maßnahmen geeigneten Komponenten, insbesondere den hierfür geeigneten Recheneinheiten, ausgestattet sind. Wie ge sagt, sind fahrzeugseitig im wesentlichen herkömmliche Naviga tionssysteme verwendbar, da die Rechenkapazität für die Erzeugung der zeitrichtigen Verkehrslageprognosen in die Verkehrs leitzentrale gelegt werden kann. Alternativ ist es bei höherer Rechenleistung der fahrzeugseitigen Navigationssysteme jedoch selbstverständlich auch möglich, die unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 7 erläuterten Maßnahmen vom fahrzeugseitigen Navi gationssystem durchführen zu lassen und über die Verkehrsleit zentrale Prognoselisten gemäß Fig. 4 zu senden. Als weitere Al ternative kann auch völlig auf eine Verkehrsleitzentrale ver zichtet sein, wobei dann die fahrzeugseitigen Navigationssysteme so ausgelegt sind, daß sie auch die zu den Fig. 1 bis 4 erläu terten Funktionen durchführen können. Umgekehrt kann auch eine Systemauslegung dahingehend erfolgen, daß die Routenermittlung und Zielführung und/oder Reisezeitschätzung gemäß Fig. 7 noch in der Zentrale erfolgt und diese dann entsprechende Zielführungs- bzw. Reisezeitinformationen zum jeweiligen fahrzeugseitigen Na vigationssystem sendet, das in diesem Fall nur wenig Rechnerin telligenz benötigt.

Claims

1. Verfahren zur Fahrzeugzielführung und/oder Reisezeitschät zung, bei dem

- eine optimale Route und/oder die voraussichtliche Reisezeit für eine Fahrt auf einem befahrbaren Verkehrswegenetz ab einem Startort (S) unter Berücksichtigung von Verkehrslagedaten ermit telt wird und
- die Verkehrslage auf den Streckenabschnitten wenigstens eines Teils der Wegenetzumgebung des Startortes (S) jeweils für den Zeitraum vorausgeschätzt wird, zu dem die Fahrt voraussichtlich in dem betreffenden Streckenabschnitt verläuft, und die so er haltenen Verkehrslageprognosedaten zur Ermittlung der optimalen Route und/oder der voraussichtlichen Reisezeit für die am Start ort (S) beginnende Fahrt herangezogen werden,
- wobei die Wegenetzumgebung des Startortes (S) wenigstens teil weise in Entfernungszonen (E1, E2, E3) eingeteilt wird, die zu aufeinanderfolgenden Prognosezeiträumen gehören, zu denen je weils eine Verkehrslagevorausschätzung erfolgt,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Entfernungszoneneinteilung dadurch erfolgt, daß für vom Startort (S) abgehende Routen (W_j) für die jeweilige Entfer nungszone (E_i) diejenige Position (x_i ^(j)) ermittelt wird, die für eine Fahrt auf dieser Route vom Startort aus bis zum Ende des jeweiligen Prognosezeitraums unter der Annahme einer mittleren Fahrgeschwindigkeit (v_i ^(j)) für den betreffenden Streckenabschnitt der Route (W_j) innerhalb der Entfernungszone (E_i) er reicht wird, und diese Position als Zonenendpunkt dieser Entfer nungszone (E_i) auf dem betreffenden Streckenabschnitt der Route (W_j) definiert wird,
- wobei die Durchführung der Entfernungszoneneinteilung vom Startort (S) nach außen zonenweise durchgeführt wird, indem zur Berechnung der Zonenendpunkte (x_i ^(j)) einer jeweils nächsten Ent fernungszone von den Zonenendpunkten der zuvor bestimmten Ent fernungszone ausgegangen wird und für den weiterführenden Strec kenabschnitt mittlere Geschwindigkeitswerte (v_i ^(j)) berücksich tigt werden, welche zuvor für den betreffenden Streckenabschnitt und Prognosezeitraum durch Schätzung erhalten wurden.

2. Verfahren zur Fahrzeugzielführung und/oder Reisezeitschät zung, bei dem

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Entfernungszoneneinteilung dadurch erfolgt, daß für jeden Streckenabschnitt (S_p) der betrachteten Wegenetzumgebung des Startortes (S) diejenige Position (x_i ^(p)) ermittelt wird, für die sich eine Reisezeit (R(x_i ^(p))) für eine am Startort beginnende Fahrt entlang einer ermittelten schnellsten Route ergibt, die gleich dem Endzeitpunkt des zur jeweiligen Entfernungszone (E_i) gehörigen Prognosezeitraums ist, und diese Position (x_i ^(p)) als Zonenendpunkt der entsprechenden Entfernungszone (E_i) auf dem betreffenden Streckenabschnitt (S_p) definiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der zu einem jeweiligen Streckenabschnitt gehörige Prognosezeit raum aus vorher ermittelten Fahrtzeit-Erwartungswerten bestimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der Prognosezeitraum und mit diesem die Verkehrslagevorausschät zung für einen jeweils noch nicht befahrenen Streckenabschnitt in Abhängigkeit vom aktuellen Fahrzeugort und/oder der bisher benötigten Reisezeit zur Durchführung einer aktualisierten Ziel führung und/oder Reisezeitschätzung für den weiteren Fahrtver lauf aktualisiert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter dadurch gekennzeichnet, daß

- die Vorausschätzung der zu entsprechenden Prognosezeiträumen zu erwartenden Verkehrslage und/oder Fahrtzeit für die Strecken abschnitte wenigstens eines Teils der Wegenetzumgebung des Startortes (S) in einer Zentrale (1) erfolgt und von dieser ent sprechende, fahrzeugseitig empfangbare Verkehrslageprognosemel dungen erstellt und gesendet werden und
- von einem jeweiligen fahrzeugseitigen Navigationssystem von der Zentrale gesendete Verkehrslageprognosemeldungen empfangen und die darin enthaltenen Verkehrslage- und/oder Fahrtzeit- Schätzdaten zur Ermittlung einer optimalen Route und/oder der voraussichtlichen Reisezeit für eine Fahrt ab dem Startort (S) herangezogen werden.