DE60002643T2

DE60002643T2 - Fahrzeugnavigationssystem mit abgeleiteter Benutzerpräferenz

Info

Publication number: DE60002643T2
Application number: DE60002643T
Authority: DE
Inventors: Jeffery Michael Clawson Stefan; Dana Brian Farmington Hills Fecher; Gregory Howard Brighton Williams
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 1999-09-20
Filing date: 2000-08-30
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2020-08-31
Also published as: DE60002643D1; EP1085297B1; EP1085297A1; JP2001133281A; US6212473B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Navigationssystem, das gefolgerte Benutzervorlieben aufweist.
Fahrzeug-Navigationssysteme sind wohlbekannt. Ein typisches Fahrzeug-Navigationssystem sucht nach einer Route von der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs zum Ziel, und stellt auf Grundlage der gefundenen Route eine Routenführung bereit. Derartige Systeme vermindern die Belastung auf den Fahrer wenn sich das Fahrzeug auf unvertrauten Straßen bewegt. Um dies zu erreichen schließen typische Fahrzeug-Navigationssysteme eine Funktion ein durch welche in Reaktion auf Eingabe des Ziels durch den Benutzer, oder andere Benutzereingaben, eine Route von der gegenwärtigen Position zum Ziel abgerufen wird. Es wird dann eine bevorzugte Route berechnet und dem Fahrer angezeigt. Typische Fahrzeug-Navigationssysteme schließen außerdem Funktionen ein um die gegenwärtige Position des Fahrzeugs zu detektieren und um die gegenwärtige Position zusammen mit der gewünschten Route anzuzeigen, um dadurch eine Routenführung bereitzustellen.
Herkömmliche Fahrzeug-Navigationssysteme erlauben es dem Fahrer unter mehreren Routen-Berechnungskriterien derart zu wählen, daß das Navigationssystem verschiedene Routen zu dem gewünschten Zielpunkt erzeugen kann. Zum Beispiel kann der Fahrzeugführer dem Navigationssystem befehlen die kürzeste Entfernung zwischen dem gegenwärtigen Fahrzeugort und der Zieladresse zu bestimmen. Alternativ könnte der Fahrer dem Navigationssystem befehlen die kürzeste Routen-Reisezeit zwischen dem gegenwärtigen Fahrzeugort und der Zieladresse zu bestimmen. Dies kann der Routenbestimmung kürzester Entfernung entsprechen oder auch nicht. Zusätzlich könnten Benutzervorlieben Routenbestimmungen einschließen wie etwa die meistmöglichen Autobahnabschnitte, oder die geringstmögliche Autobahnbenutzung. Ähnlich kann das Navigationssystem eine Benutzervorliebe für gebührenpflichtige Straßen oder die Vermeidung gebührenpflichtiger Straßen einschließen.
WO 93/09511 verwendet ein derartiges System, das vom Benutzer fordert Vorlieben mit einer zugehörigen Wichtigkeit einzugeben; es verwendet dann einen Fuzzy-Logic-Prozessor um – auf Grundlage der Kriterien und der jedem durch den Benutzer zugeschriebenen, relativen Wichtigkeit -die am stärksten bevorzugte verfügbare Route zu bestimmen.
Ungeachtet der Art der verfügbaren Benutzervorliebe-Eingaben benötigen herkömmliche Navigationssysteme jedesmal wenn das Navigationssystem aktiviert wird eine Zieladressen-Eingabe, ebenso wie vom Nutzer bevorzugte Routen-Berechnungskriterien. Es gibt mehrere Nachteile, von Benutzern wiederholt zu fordern bevorzugte Routen-Berechnungskriterien einzugeben. Offensichtlich ist es umständlich und wenig „benutzerfreundlich" vom Benutzer zu fordern auf jedes neue Erleben der Navigation hin bevorzugte Routen-Berechnungskriterien einzugeben. Eine derartige Unbequemlichkeit kann zu einer verminderten Navigationssystem-Benutzung und gemindertem Bedienernutzen führen.
Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Navigationssystem bereitgestellt, um ein Kraftfahrzeug in Reaktion auf ein eingegebenes Ziel hin automatisch mit einer Routenführung zu versorgen, das umfaßt: eine die Position abtastende Einheit, um den Standort des Fahrzeugs abzutasten; eine Karten- und Routeninformationen enthaltende Informations-Speichereinheit; eine Benutzereingabe-Vorrichtung, um bevorzugte Routenkriterien und dieses Ziel einzugeben; eine Anzeige zur Ausgabe von Routenführungs-Informationen; und
eine in Kommunikation mit dieser die Position abtastenden Einheit, der Informations-Speichereinheit, der Benutzereingabe und der Anzeige angeordnete Steuerung; wobei diese Steuerung einen Routenrechner einschließt um – in Übereinstimmung mit diesen bevorzugten Routenkriterien und dieser Informations-Speichereinheit – eine Routensuche von dem abgetasteten Fahrzeugstandort zu diesem Ziel zu verrichten, und um Routenführungs-Informationen zu dieser Anzeige hin anzuzeigen; gekennzeichnet durch eine Maschinen-Lerneinheit in arbeitender Kommunikation mit dieser Steuerung und dieser Benutzereingabe, wobei diese Maschinen-Lerneinheit diese Eingabe bevorzugter Routenkriterien von dieser Benutzereingabe während einer Lernphase überwacht, und gefolgerte, vom Benutzer bevorzugte Routenkriterien während einer Eingriffsphase an diese Steuerung übermittelt.
Gemäß eines zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Verfahren bereitgestellt, um Benutzervorlieben für ein Fahrzeug-Navigationssystem zu folgern, das eine die Position abtastende Vorrichtung, eine Benutzereingabe-Vorrichtung, eine Anzeige, eine Steuerung und eine Maschinen-Lerneinheit umfaßt; wobei das Verfahren die Schritte der Überwachung – mit dieser Maschinen-Lerneinheit – einer Eingabe bevorzugter Routenkriterien von dieser Benutzereingabe während einer Lernphase umfaßt; und danach Eintritt in eine Eingriffsphase, in der gefolgerte Routenkriterien in Reaktion auf ein eingegebenes Ziel hin an diese Steuerung übertragen werden.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist verbesserte Benutzerfreundlichkeit verglichen mit herkömmlichen Fahrzeug-Navigationssystemen.
Die vorliegende Endung wird nun, anhand eines Beispiels, unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben werden, in denen:
1 ein schematisches Diagramm eines mit einem Navigationssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ausgerüsteten Fahrzeugs ist;
2 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Fahrzeug-Navigationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
3 ein genaueres Blockdiagramm des Navigationssystems von 2 während der Lernphase des Betriebs ist; und
4 ein genaueres Blockdiagramm des Navigationssystems gemäß 2 während der Eingriffsphase des Betriebs ist.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird hierin nun unter Bezug auf die Zeichnungen genau beschrieben werden. 1 zeigt ein Fahrzeug 2 mit einem Navigationssystem 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das grundlegende Navigationssystem 10 ist in 2 genauer gezeigt. Das Navigationssystem 10 schließt Sensoren 12 ein, eine Benutzereingabe 14, eine Ausgabeanzeige 16 und eine Zentralsteuerung 18.
Sensoren 12 liefern Daten an die Steuerung 18, um den gegenwärtigen Fahrzeugstandort und sein Verhältnis zu einer gewünschten Zieladresse zu bestimmen. Die Sensoren 12 sind herkömmlich und können ein Global Positioning System (GPS) einschließen, welches mit dem bestehenden GPS-Satellitennetzwerk kommuniziert, um hochgenaue Echtzeitdaten des Fahrzeugstandorts bereitzustellen. Das GPS-Satellitennetzwerk schließt eine Konstellation von Funknavigations-Satelliten ein, welche fortwährend genaue Zeit- und Ortsinformationen auf im Wesentlichen die ganze Erdoberfläche senden. Die auf dem Fahrzeug angeordneten Positionssensoren 12 fangen Übertragungen von der entsprechenden Mehrzahl von GPS-Satelliten auf. Dies erlaubt es dem Navigationssystem 10 den Standort des Fahrzeugs, Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung zu bestimmen. Die GPS-Daten in dem Sensorsatz 12 werden durch Koppelsensoren verstärkt. Koppelsensoren schließen einen Absolutrichtungs-Sensor wie etwa einen geomagnetischen Sensor oder ähnliches ein; einen Relativrichtungs-Sensor wie etwa einen Radsensor, einen Steuersensor oder ein Gyroskop; und einen Entfernungssensor, um die Fahrtstrecke aus einer Anzahl von Umdrehungen eines Rades abzutasten. Alle durch die Sensoren gesammelten Positionsdaten werden an die Systemsteuerung 18 geliefert.
Benutzereingaben 14 werden ähnlich an die Systemsteuerung 18 geliefert. Benutzereingaben werden mittels eines Eingabeapparats geliefert, der eine Tastatur oder ähnliches umfaßt, um verschiedene Befehle an die Systemsteuerung 18 zu erzeugen. Benutzereingaben 14 können unter Verwendung aller bekannter Verfahren, einschließlich Tastatureingabe, Spracheingabe, Lichtstift und Touchscreen, an die Steuerung 18 geliefert werden. Unter Verwendung des Eingabeapparats liefert der Benutzer eine gewünschte Zieladresse an die Systemsteuerung 18, und ein bevorzugtes Verfahren zur Berechnung der Navigationsroute zu der gewünschten Zieladresse. Für bevorzugte Routenberechnungen bestehen viele Möglichkeiten. Diese können einschließen: eine Route die den wenigsten Gebrauch von Autobahnabschnitten macht; eine Route die den stärksten Gebrauch der Autobahn macht; die kürzeste Route, wie sie durch die Reisezeit gemessen wird; und eine Vorliebe zur Vermeidung oder Verwendung gebührenpflichtiger Straßen. Abhängig von den Kommunikationsfähigkeiten des Navigationssystems 10 könnten derartige Benutzervorlieben außerdem Routen mit der geringsten Menge von Straßenbaustellen einschließen, oder mit der geringsten Menge an Staus. Diese letzen beiden Optionen würden die Dateneingabe von einem bereichsweiten Verkehrsüberwachungssystem erfordern, wie es in der Technik bekannt ist.
Der Anzeigeapparat 16 umfaßt eine Anzeige wie etwa eine CRT- oder Farb-Flüssigkristall-Displayvorrichtung oder ähnliches; eine Graphiksteuerung, um von der Systemsteuerung 18 gesendete Kartendaten als Bilddaten im Graphikspeicher zu zeichnen und um die Bilddaten auszugeben; und eine Steuerung, um die Karte auf der Anzeige 16 auf Grundlage der von der Graphiksteuerung erzeugten Bilddaten anzuzeigen. Die Anzeige 16 gibt, als ein Farbdisplay, alle für die Navigation notwendigen Bildschirme aus, wie etwa einen Routen-Einstellbildschirm und Bildschirme von Intervallansichten von Kartendaten. Die Anzeige 16 kann außerdem die Benutzereingaben 14 zur Einstellung einer Routenführung ebenso einschließen wie Eingaben um die Führung und Bildschirme während der Routenanweisung abzuändern.
Die Anzeige 16 und Benutzereingaben 14 sind bevorzugt als Teil des Armaturenbretts in der Nähe des Fahrersitzes bereitgestellt oder daran angebracht.
Die Steuerung 18 wird nun unter Bezug auf die 3 und 4 genauer beschrieben werden. Unter Bezug auf 3 umfaßt die Navigationssteuerung 18 mehrere Bereiche, die in dem Blockdiagramm bezeichnet sind als: Maschinen-Lernprogramm 20, Navigations-Vorzugsdaten 22, Routenberechnungs-Kriterien 24, Routenrechner 26, Routen-Datenbasis 28 und Manöverliste 30.
Maschinen-Lernprogramm 20 umfaßt jegliche bekannten Maschinen Lernalgorithmen um Benutzereingaben 14 zu verarbeiten, um Benutzervorlieben für das Navigationssystem 10 zu folgern. Somit könnte das Maschinen-Lernprogramm 20 zum Beispiel ein Fuzzy-Logic-System, ein neuronales Netzwerk, einen genetischen Algorithmus, oder ein Expertensystem einschließen. Die durch Maschinen-Lernprogramm 20 umfaßten Maschinen-Lernalgorithmen fallen in zwei Kategorien: symbolisch und konnektiv. Die verwendeten symbolischen Verfahren sind statistisch rückschließend und regelbasiert rückschließend. Diese symbolischen Verfahren hängen allgemein von Stringeingaben durch den Benutzer ab. Die verwendeten konnektiven Verfahren sind neuronale Netzwerke und Fuzzy-Logic-Systeme. Konnektive Verfahren hängen von numerischen Eingaben ab. Daher müssen Stringeingaben durch den Benutzer in numerische Eingaben umgewandelt werden, bevor man die Information den Maschinen-Lernalgorithmen präsentiert. Der Betrieb des Maschinen-Lernprogramms 20 zur Folgerung von Benutzervorlieben für das Navigationssystem 10 wird unten in größerem Detail beschrieben. Die Navigations-Vorzugsdaten 22 werden von den Benutzereingaben 14 abgeleitet und dem Maschinen-Lernprogramm 20 ebenso präsentiert wie die Routen-Berechnungskriterien 24. Navigations-Vorzugsdaten schließen die vom Benutzer eingegebenen Vorlieben für die gewünschte Routenberechnung ein, wie etwa: geringste/stärkste Nutzung von Autobahnen, Route kürzester Zeit, Route kürzester Entfernung, und Vermeidung/Bevorzugung gebührenpflichtiger Straßen. Derartige Navigations-Vorzugsdaten 22 werden dann als Routen-Berechnungskriterien 24 gespeichert.
Routenrechner 26 ist der eigentliche Prozessor der Navigationssteuerung 18. Dementsprechend umfaßt der Routenrechner 26 eine Schnittstelle zum Empfang der detektierten Ausgaben der Sensoren 12, einen Mikroprozessor (CPU) zur Ausführung verschiedener Bilddaten-Prozesse und arithmetischer Operationen, einen Nur-Lese-Speicher (ROM) und einen Direktzugriffs-Speicher (RAM). Der Routenrechner 26 verwendet bekannte Verfahren um eine Route zu der gewünschten Zieladresse zu berechnen. Typischerweise wird der Routenrechner einen Algorithmus verwenden der einen Heuristik nutzenden Breitendurchlauf an jedem Positionsknoten verwendet, um bei der Bestimmung zu helfen welcher Positionsknoten als nächstes zu besuchen ist. Navigations-Vorzugsdaten 22 in der Form von Routen-Berechnungskriterien 24 werden der Heuristik hinzugefügt.
Routen-Datenbasis 28 umfaßt gespeicherte Kartendaten als eine CD-ROM oder ein anderes nichtflüchtiges Speichermedium, wie etwa DAT, IC-Karte oder ähnliches.
Die Manöverliste 30 ist die Ausgabe des Routenrechners 26. Die Manöverliste 30 umfaßt eine Folge von Manövern, die das Navigationssystem dem Benutzer mittels der Anzeige 16 präsentiert.
Im Betrieb arbeitet das Navigationssystem 10 in einer Lernphase (3) und einer Eingriffsphase (4). Während der Lernphase sammelt und verarbeitet das Maschinen-Lernprogramm 20 durch den Benutzer über die Signalleitung 40 eingegebene Vorliebe-Informationen. Abhängig vom verwendeten Maschinen-Lernalgorithmus wird ein Muster eines Vorliebe-Verhaltens des Benutzers bestimmt. Daher kann das Maschinen-Lernprogramm 20 zum Beispiel erlernen daß ein bestimmter Benutzer es immer bevorzugt daß das Navigationssystem die Route kürzester Strecke zu der gewünschten Zieladresse präsentiert. Ist dieses Muster von Vorliebe-Verhalten bestimmt, so verläßt das Maschinen-Lernprogramm die Lernphase und tritt in die Eingriffsphase ein.
Unter Bezug auf 4 greift das Maschinen-Lernprogramm 20 in der Eingriffsphase in Vertretung des Benutzers ein. In anderen Worten präsentiert das Maschinen-Lernprogramm 20 die aus der Lernphase gefolgerten Navigations-Vorzugsdaten 22 über Signalleitung 42 zu den Routen-Berechnungskriterien 24. Diese Vorzugsdaten werden dann zusammen mit der gewünschten Zieladresse zum Routenrechner 26 weitergegeben. Einmal in der Eingriffsphase besteht somit für den Benutzer keine Notwendigkeit Routen-Vorzugskriterien zu liefern. Ganz im Gegenteil braucht der Benutzer nur eine bevorzugte Zieladresse einzugeben. Einmal in der Eingriffsphase kann der Benutzer jedoch die von der Maschine erzeugten Vorlieben durch modifizieren der Benutzereingaben 14 aufheben.
Um es dem Maschinen-Lernprogramm 20 zu erlauben zwischen verschiedenen Benutzern des Fahrzeugs zu unterscheiden, schließen Benutzereingaben zusätzlich vorzugsweise eine Eingabe für eine Benutzeridentifikation ein, wie etwa ein Paßwort oder einen Paßcode. Diese Benutzeridentifikation kann an das Bediener-Identifikationssystem einiger Fahrzeuge gebunden sein, welches es dem Fahrzeug erlaubt im Speicher solche Dinge wie Radio-Voreinstellungen und Sitzpositionen für verschiedene Benutzer zu speichern. Eine derartige Identifikation kann durch Eingabe eines Benutzercodes in das Navigationssystem, Auswahl eines Benutzer„Vorwahl"-Knopfes innerhalb des Fahrzeugs, Eingabe eines benutzerspezifischen Fahrzeug-Zugangscodes oder ähnliches erfolgen.
Aus dem Vorangegangenen wird man erkennen daß der Technik ein neues und verbessertes Fahrzeug-Navigationssystem hinzugefügt wurde, welches die Notwendigkeit überwindet daß der Benutzer wiederholt Routen-Vorzugskriterien eingibt, wie es in herkömmlichen Fahrzeug-Navigationssystemen üblich ist.

Claims

Ein Navigationssystem, um ein Kraftfahrzeug in Reaktion auf ein eingegebenes Ziel hin automatisch mit einer Routenführung zu versorgen, das umfaßt: eine die Position abtastende Einheit (12), um den Standort des Fahrzeugs abzutasten; eine Karten- und Routeninformationen enthaltende Informations-Speichereinheit; eine Benutzereingabe-Vorrichtung (14), um bevorzugte Routenkriterien (22) und dieses Ziel einzugeben; eine Anzeige (16) zur Ausgabe von Routenführungs-Informationen; und eine in Kommunikation mit dieser die Position abtastenden Einheit, der Informations-Speichereinheit, der Benutzereingabe und der Anzeige angeordnete Steuerung (18); wobei diese Steuerung einen Routenrechner (26) einschließt, um – in Übereinstimmung mit diesen bevorzugten Routenkriterien und dieser Informations-Speichereinheit – eine Routensuche von dem abgetasteten Fahrzeugstandort zu diesem Ziel zu verrichten, und um Routenführungs-Informationen zu dieser Anzeige hin anzuzeigen; gekennzeichnet durch eine Maschinen-Lerneinheit (20) in arbeitender Kommunikation mit dieser Steuerung und dieser Benutzereingabe, wobei diese Maschinen-Lerneinheit diese Eingabe bevorzugter Routenkriterien von dieser Benutzereingabe während einer Lernphase überwacht, und gefolgerte, vom Benutzer bevorzugte Routenkriterien während einer Eingriffsphase an diese Steuerung übermittelt.
Ein Fahrzeug-Navigationssystem gemäß Anspruch 1, in dem diese Maschinen-Lerneinheit (20) ein Expertensystem, ein genetischer Algorithmus, eine Maschinen-Lerneinheit des konnektiven Typs, ein neuronales Netzwerk, ein auf Fuzzy Logic basierendes System oder eine Maschinen-Lerneinheit des symbolischen Typs ist.
Ein Fahrzeug-Navigationssystem gemäß Anspruch 1, in dem diese bevorzugten Routenkriterien (22) mindestens eines der folgenden Kriterien einschließen: die Route kürzester Strecke, die Route kürzester Zeit, jene die meisten Autobahnen verwendende Route, jene die wenigsten Autobahnen verwendende Route, gebührenpflichtige Straßen bevorzugende Routen, und gebührenpflichtige Straßen vermeidende Routen.
Ein Fahrzeug-Navigationssystem gemäß Anspruch 1, in dem diese bevorzugten Routenkriterien (22) Routen mit den wenigsten Staus einschließen.
Ein Fahrzeug-Navigationssystem gemäß Anspruch 1, in dem diese die Position abtastende Einheit (12) ein Global Positioning System einschließt.
Ein Fahrzeug-Navigationssystem gemäß Anspruch 1, in dem diese Fahrereingabe (14) einen Touchscreen und/oder eine Spracheingabe-Vorrichtung einschließt.
Ein Verfahren, um Benutzervorlieben für ein Fahrzeug-Navigationssystem zu folgern, das eine die Position abtastende Vorrichtung, eine Benutzereingabe-Vorrichtung, eine Anzeige, eine Steuerung und eine Maschinen-Lerneinheit umfaßt; wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: Überwachung – mit dieser Maschinen-Lerneinheit – einer Eingabe bevorzugter Routenkriterien von dieser Benutzereingabe während einer Lernphase; und danach Eintritt in eine Eingriffsphase, in der gefolgerte Routenkriterien in Reaktion auf ein eingegebenes Ziel hin an diese Steuerung übertragen werden.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 7, das weiterhin den Schritt umfaßt den Benutzer dieses Fahrzeug-Navigationssystems zu identifizieren.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 7, das weiterhin die Schritte umfaßt ein vom Benutzer eingegebenes Vorzugskriterium zu detektieren und – in der Eingriffsphase – die gefolgerten Routenkriterien aufzuheben, und dieses vom Benutzer eingegebene Vorzugskriterium an diese Steuerung zu übertragen.