DE69514897T2

DE69514897T2 - Navigationssystem

Info

Publication number: DE69514897T2
Application number: DE69514897T
Authority: DE
Inventors: Hans-Helmut Schulte
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV; Philips Norden AB
Current assignee: Continental Automotive GmbH; Philips Norden AB
Priority date: 1994-07-01
Filing date: 1995-06-26
Publication date: 2000-10-05
Anticipated expiration: 2015-06-27
Also published as: EP0715750A1; DE69514897D1; US5737225A; KR960705293A; JPH09502807A; EP0715750B1; KR100352049B1; WO1996001463A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugnavigationssystem, mit einem Planer für eine zu folgende Route, der die Angabe eines Manövrierortes enthält, an dem das Fahrzeug ein Manöver ausführen soll, Detektionsmitteln zum Detektieren eines momentanen Fahrzeugortes und einem Befehlsgenerator, um einen Fahrer mit einem direkten Ratschlag zu versehen, der das Manöver beschreibt, und mit einer Benachrichtigung, um den direkten Ratschlag zu melden.
Ein System dieser Art wird beispielsweise verwendet, um einen Autofahrer bei seinem Weg zu seinem Fahrziel zu unterstützen. Hierzu verwendet das System Informationen, die mögliche Straßen zu dem gewünschten Ziel betreffen, und bestimmt eine zu folgende Route von dem momentanen Ort bis zu dem genannten Fahrziel. Bei geeigneten Manövrierorten versieht das System den Fahrer mit Befehlen hinsichtlich der auszuführenden Manöver, um der genannten Route zu folgen. Diese Befehle können sichtbare, hörbare oder kombinierte Befehle sein. Ein System, das eine Kombination aus sichtbaren und hörbaren Nachrichten ausgibt, wird in der amerikanischen Patentanmeldung der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung beschrieben, die der europäischen Anmeldung EP 534533-A1 entspricht. Ein wichtiger Aspekt ist der Zeitpunkt, zu dem ein Befehl gegeben wird. Wenn der Befehl zu spät gegeben wird, hat der Fahrer nicht genügend Zeit, um das Manöver sicher auszuführen. Wird der Befehl zu früh gegeben, dann wird die Aufmerksamkeit des Fahrers übermäßig lange auf das auszuführende Manöver konzentriert, und der Fahrer kann sogar hinsichtlich der Richtigkeit des Vorganges verwirrt werden. Beide Probleme beeinflussen die Brauchbarkeit des Systems in hohem Maße und können zu gefährlichen Verkehrssituationen führen. Es ist bekannt, den Befehl in einem festen Abstand vor dem Ort zu geben, bei dem das Manöver auszuführen ist. Ein in der internationalen Patentanmeldung WO 93/09510 beschriebenes System berücksichtigt zusätzlich die momentane Geschwindigkeit des Fahrzeuges, um den Zeitpunkt zu bestimmen, zu dem der Befehl ausgegeben wird. Erreicht werden soll, dass ein Fahrer, der sich dem Ort des Manövers mit hoher Geschwindigkeit nähert, noch genügend Zeit zum Reagieren hat.
Die bekannten Navigationssysteme bestimmen den Zeitpunkt, zu dem der Befehl gegeben wird, in einer solchen Weise, dass für viele Fahrer in vielen Situationen ein mehr oder weniger akzeptierbares Ergebnis erhalten wird. Der so bestimmte Zeitpunkt ist jedoch häufig nocht optimal, weil verschiedene dabei beteiligte Umstände bei der Bestimmung dieses Zeitpunkts nicht berücksichtigt werden. Beispiele hierfür sind unveränderliche Umstände, wie der Typ der Straße, die Breite der Straße und der Typ des auszuführenden Manövers, aber auch gelegentliche Umstände wie die Ortskenntnis des Fahrers, die Erfahrenheit des Fahrers und Wetterbedingungen. In den bekannten Navigationssystemen werden insbesondere die gelegentlichen Umstände kaum für die Bestimmung des Zeitpunkts, zu dem der Befehl ausgegeben wird, berücksichtigt. Infolgedessen geben die bekannten Systeme einen Befehl hinsichtlich eines auszuführenden Manövers zu einem Zeitpunkt aus, der unter dem Gesichtspunkt von Ergonomie und Verkehrssicherheit nicht optimal ist.
Die europäische Patentanmeldung EP 580166 A2 beschreibt ein System, das verschiedene Befehle hinsichtlich eines Manövers gibt, wenn man sich einem Manövrierort nährt. Eine Vorausmitteilung wird gegeben, wenn das sich nähernde Fahrzeug noch relativ weit von dem Manövrierort entfernt ist, um es dem Fahrer zu ermöglichen, das Manöver vorzubereiten. Wenn das Fahrzeug sich dem Manövrierort weiter genähert hat, wird eine Führungsmitteilung gegeben, die angibt, dass das spezielle Manöver jetzt ausgeführt werden muss. Dieses bekannte System versieht den Fahrer weiterhin mit einer Möglichkeit, die Ausgabe gesprochener Mitteilungen des Systems zu unterdrücken.
Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, ein Navigationssystem der dargelegten Art zu verschaffen, bei dem die Ausgabe eines Befehls und insbesondere dessen Zeitpunkt besser mit den Verkehrsbedingungen hinsichtlich eines Manövrierortes übereinstimmt, so dass ein Fahrer ein Auto, das mit dem System ausgerüstet ist, sicherer fahren kann.
Hierzu ist das erfindungsgemäße Navigationssystem dadurch gekennzeichnet, dass das System ausgebildet ist, um ein Lebenszeichen zur Angabe eines Betriebsstatus des Systems auszugeben, und dass der Befehlsgenerator ausgebildet ist:
- den direkten Ratschlag auszugeben, wenn das Fahrzeug sich in einem Direkt- Ratschlagfenster befindet, das sich von einer Untergrenze DAmin in einem Abstand vom Manövrierort bis zu einer Obergrenze in einem Abstand DAmax vom Manövrierort erstreckt,
- die Benachrichtigung auszugeben, wenn das Fahrzeug sich in einem Benachrichtigungsfenster befindet, das sich von einer Untergrenze in einem Abstand NOmin vom Ma növrierort bis zu einer Obergrenze in einem Abstand NOmax vom Manövrierort erstreckt, und
das Lebenszeichen auszugeben, wenn das Fahrzeug sich in einem Lebenszeichenfenster befindet, das sich von einer Untergrenze in einem Abstand LSmin vom Manövrierort erstreckt,
wobei zumindest eine der Grenzen dynamisch bestimmt wird.
Auf bestimmten Routenabschnitten kann der Fall auftreten, dass für eine längere Zeitdauer kein direkter Ratschlag und keine Benachrichtigung erforderlich sind, weil in einem solchen Abschnitt das Fahrzeug keine Manöver auszuführen braucht. Um daher den Fahrer nicht im Zweifel zu lassen, gibt das erfindungsgemäße System ein Lebenszeichen aus, das nicht direkt mit einem zukünftigen Manöver zusammenzuhängen braucht, sondern das dazu bestimmt ist, den richtigen Ablauf der Ereignisse zu bestätigen. Ein solches Lebenszeichen kann eine explizite Bestätigung des zuletzt ausgeführten Manövers sein oder eine allgemeine Angabe, dass die zu folgende Route korrekt ist. Wenn die Manövrierorte nicht zu weit voneinander entfernt liegen, werden die entsprechenden Benachrichtigungen und Ratschläge einander in kürzeren Zeiträumen folgen. Unter solchen Umständen wird kein Lebenszeichen ausgegeben.
Der Befehlsgenerator ist ausgebildet, um drei Arten von Befehlen auszugeben. Ein bestimmter Befehlstyp wird ausgegeben, wenn sich das Fahrzeug in einem bestimmten Abstandsbereich, der als Fenster bezeichnet wird, vor dem Manövrierort befindet. Ein Fenster in dem Navigationssystem hat zwei Aspekte. Einerseits ist das Fenster ein Zeitfenster, gerechnet in Zeiten relativ zur erwarteten Ankunftszeit am Manövrierort. Ein Aspekt eines Zeitfensters ist beispielsweise, wie viele Sekunden im Voraus ein bestimmter direkter Ratschlag ausgegeben werden muss. Andererseits ist das Fenster ein Abstandsfenster, in Abständen vom Manövrierort gerechnet. Ein Aspekt dann ist beispielsweise, in welcher Position das System einen bestimmten direkten Ratschlag ausgeben sollte. Das Navigationssystem ist geeignet, um den einen Aspekt eines Fensters in den anderen Aspekt umzusetzen. Unter bestimmten Umständen wird die Veränderung der Fahrzeuggeschwindigkeit beim Nähern des Manövrierortes vorhergesagt. Die Organisation des Ausgebens der verschiedenen Befehlstypen in verschiedenen Bereichen bietet den Vorteil, dass diese Befehlstypen aneinander angepasst werden können sowie auch an den Manövrierort.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Navigationssystems wird in Anspruch 3 beschrieben. Unter Verwendung dieser Formeln bestimmt der Befehlsgenerator die Bereiche, in denen die verschiedenen Befehlstypen in einem tatsächlichen Fall ausgegeben werden müssen. Der Befehlsgenerator setzt Zeitdauern, die auf Basis ergonomischer Betrachtungen gewählt worden sind, in Abstände von dem Manövrierort um und berücksichtigt die oben genannten Abhängigkeiten durch Verwendung der Formeln. Wenn die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist, gibt der Befehlsgenerator den Befehl in einer Position aus, die weiter von dem Manövrierort entfernt liegt, als wenn die Geschwindigkeit niedrig ist. Indem die Fahrzeuggeschwindigkeit bei der Bestimmung der Position, in der der Befehl ausgegeben wird, berücksichtigt wird, wird sichergestellt, dass immer genügend Zeit zur Verfügung steht, um auf den Befehl zu reagieren.
Nach Empfang des Befehls benötigt ein Fahrer eine bestimmte Zeitdauer, um auf den Befehl zu reagieren und ihn zu interpretieren. Nachfolgend wird der Fahrer eine bestimmte Zeitdauer benötigen, um den Befehl auszuwerten, eine Entscheidung zu treffen und eine Handlung zu beginnen, wie das Ausführen oder Vorbereiten eines bestimmten Manövers. In dem Navigationssystem hängt ein Zeitpunkt, zu dem ein Befehl ausgegeben wird, mit dem vorhergesagten Ankunftszeitpunkt am Manövrierort zusammen. Weiterhin setzt das System den Zeitpunkt, zu dem der Befehl ausgegeben wird, in eine Position auf der Straße um. In dieser Ausführungsform berücksichtigt der Befehlsgenerator den während der Reaktionszeit zurückgelegten Abstand, so dass die Position, bei der der Befehl ausgegeben wird, besser auf die Bedingungen abgestimmt ist.
Das Navigationssystem verfügt über Informationen hinsichtlich des auszuführenden Manövers und es kann daraus die Geschwindigkeit ableiten, bei der das Manöver auszuführen ist. Wenn die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit höher ist als diese Manövriergeschwindigkeit, berücksichtigt der Befehlsgenerator den zum Verringern der Geschwindigkeit benötigten Abstand, indem er die Position zur Ausgabe des Befehls bestimmt. Der Vorteil hiervon liegt darin, dass die Position, bei der der Befehl ausgegeben wird, genau entsprechend den betreffenden Umständen bestimmt wird.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Navigationssystems wird in Anspruch 4 beschrieben. Auf Basis einer Anzahl vorhandener, für die Straßen charakteristischen Daten kann das System die Geschwindigkeit bestimmen, bei der das bevorstehende Manöver ausgeführt werden kann. Der Vorteil davon besteht darin, dass so die Position zum Ausgeben des Befehls entsprechend den betreffenden Umständen genau bestimmt werden kann.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Navigationssystems wird in Anspruch 7 beschrieben. Wenn zwei Manövrierorte in einem so kurzen Abstand voneinander liegen, dass keine gesonderte Benachrichtigung für den zweiten Manövrierort gegeben werden kann, wird durch Verkettung der direkten Ratschläge erreicht, dass dennoch der zweite Manövrierort rechtzeitig angekündigt wird. Der Vorteil besteht darin, dass während oder unmittelbar nach der Ausführung des ersten Manövers notwendigenfalls das zweite Manöver berücksichtigt werden kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Modell, das das Ausgeben eines direkten Ratschlages betrifft;
Fig. 2 ein Modell mit Fenstern zur Ausgabe von Befehlen,
Fig. 3a ein Modell mit der Geschwindigkeitsabhängigkeit der Fenster,
Fig. 4 ein detailliertes Beispiel für die Fenster und
Fig. 5 ein zweites detailliertes Beispiel für die Fenster.
Gleiche Bezugszeichen in der Zeichnung bezeichnen gleiche Elemente.
Fig. 1 zeigt ein Modell hinsichtlich der Ausgabe eines direkten Ratschlages, wenn man sich einem Manövrierort nähert. Die Straße, auf der ein Fahrzeug in einer Richtung 100 fährt, wird mit dem Bezugszeichen 102 bezeichnet, und der Manövrierort wird mit dem Bezugszeichen 104 bezeichnet. Nachdem der Ratschlag gegeben worden ist, verstreichen mehrere Zeitdauern, wie im Weiteren erläutert werden wird, während denen das Fahrzeug auf der Straße fährt. Dies wird symbolisch dargestellt durch Auftragen der Zeitdauern als Spalten über der Straße; es sei bemerkt, dass die Breite der Spalten in der Zeichnung nicht proportional zur tatsächlichen Zeitdauer oder dem zurückgelegten Abstand ist. Die Zeile 106 enthält die Bestimmung der Zeitdauern T1 bis T6. Die Zeile 108 enthält die Geschwindigkeit des Fahrzeugs während der Zeitdauern, und die Zeile 110 gibt die Aktivität des Fahrers während dieser Zeitdauern an. Während T1 gibt der Befehlsgenerator einen Befehl aus, der das auszuführende Manöver beschreibt und beendet diese Operation bei 112. Der Befehl kann eine gesprochene Nachricht sein, ergänzt um ein Symbol auf einem Display des Navigationssystems. Der Fahrer benötigt anschließend eine Zeitdauer T2 für eine erste Reaktion, die mit dem Bezugszeichen 114 bezeichnet wird. Anschließend interpretiert der Fahrer während T3 den bei 116 empfangenen Befehl, und nach Auswertung 118 während der Zeitdauer T4 trifft der Fahrer eine Entscheidung hinsichtlich einer Handlung in Vorbereitung auf das auszuführende Manöver. In dem Beispiel von Fig. 1 ist das Ma növer ein Abbiegen an einer Kreuzung; die vorbereitende Handlung besteht dann im Verringern der Geschwindigkeit auf die Geschwindigkeit Vj, bei der das Abbiegen erfolgen wird. Nachdem die Entscheidung bei 120 getroffen worden ist, benötigt der Fahrer eine weitere Zeitdauer T5, um das tatsächliche Verlangsamen zu beginnen, bezeichnet mit 122. Bei 124 beginnt das tatsächliche Verlangsamen, und nach einer Zeitdauer T6 hat das Fahrzeug bei der Kreuzung 104 die gewünschte Geschwindigkeit erreicht. Die Zeitdauern T2+T3+T4+T5 werden zusammen als Tresponse bezeichnet und werden als die Reaktionszeit des Fahrers betrachtet. Nachdem ein Befehl ausgegeben worden ist, fährt das Fahrzeug weiterhin bei der ursprünglichen Geschwindigkeit V für die gesamte Reaktionszeit. Nur während T6 wird die Geschwindigkeit verringert.
Fig. 2 zeigt ein Modell mit Fenstern für die verschiedenen Befehlstypen. Die Fenster sind in Bezug auf die Straße 102 positioniert, um anzugeben, auf welche Weise verschiedene Fenster bei verschiedenen Punkten entlang der Straße aktiv werden können, wenn man sich dem Manövrierort 104 nähert. Es gibt ein Lebenszeichenfenster 202, in dem Befehle ausgegeben werden, die nicht direkt mit einem aufzuführenden Manöver zusammenhängen. Diese Lebenszeichen dienen dazu, dem Fahrer zu bestätigen, dass das Navigationssystem korrekt arbeitet und die gefolgte Route korrekt ist. Indem Lebenszeichen gegeben werden, wird verhindert, dass der Fahrer keinerlei Information vom System für eine längere Zeitdauer erhält. In dem Benachrichtigungsfenster 204 werden Befehle gegeben, die als vorläufiger Ratschlag einem Befehl, der das tatsächliche Manöver angibt, vorausgehen. Ein solcher vorläufiger Ratschlag richtet die Aufmerksamkeit des Fahrers auf die Tatsache, dass ein Manövrierort kommt, und der Fahrer kann, falls notwendig, bereits in gewissem Maße hinsichtlich der Art des auszuführenden Manövers informiert werden. In dem Direkt-Ratschlagfenster werden die Befehle ausgegeben, die beschreiben, welches Manöver auszuführen ist und an welchem Ort.
Bei einer bestimmten Ausführungsform des Navigationssystems werden Befehle in einer Weise ausgegeben, die anhand des folgenden Beispiels erläutert werden sollen. In diesem Beispiel fährt ein Auto auf einer Straße bis zu einer Kreuzung, wo in vorgegebener Weise abgebogen werden soll. Solange der Abstand von der Kreuzung verhältnismäßig groß ist, gibt das System noch keine Befehle hinsichtlich der Kreuzung aus, sondern nur allgemeine Routeninformation. Diese Information ist hauptsächlich dazu bestimmt, dem Fahrer Sicherheit zu geben. Bei einem solchen verhältnismäßig großen Abstand befindet sich das Fahrzeug innerhalb des Lebenszeichenfensters. Nach einiger Zeit hat sich das Auto so weit der Kreuzung genähert, dass das System vor der bevorstehenden Kreuzung warnt. Das System gibt dann auch eine Angabe hinsichtlich der Art des auszuführenden Manövers an der betreffenden Kreuzung. In diesem Abstand befindet sich das Auto innerhalb des Benachrichtigungsfensters. Wenn sich schließlich das Auto noch weiter der Kreuzung genähert hat, gibt das System den Befehl, das Manöver auszuführen. In diesem Abstand befindet sich das Auto innerhalb des Direkt-Ratschlagfensters. Wenn das Auto sich in einem der oben genannten Fenster befindet, kann das System die Nachricht, die zu dem betreffenden Fenster gehört, wiederholen. Weiterhin kann die wiederholte Nachricht an sich ändernde Umstände angepasst werden, beispielsweise indem der tatsächliche Abstand vom Manövrierort jedes Mal angegeben wird, wenn eine Benachrichtigung gegeben wird. Es sind jedoch auch andere Anpassungen möglich.
Ein Beispiel für ein Lebenszeichen ist eine Bestätigung, dass ein gerade ausgeführtes Manöver korrekt war oder eine Bestätigung, dass die Route, der gefolgt wird, korrekt ist. Eine andere Möglichkeit besteht in einer Beschreibung bestimmter Objekte in der unmittelbaren Nachbarschaft des Fahrzeuges, vorausgesetzt dass diese Art der Information in dem Navigationssystem verfügbar ist. Eine Benachrichtigung hat zwei Funktionen: Es ist eine Angabe, dass etwas ankommt und es ist eine erste Beschreibung, was ankommt. Ein Beispiel für eine Benachrichtigung ist die Nachricht "ES KOMMT EINE KURVE NACH LINKS". Diese Nachricht wirkt einerseits als Angabe, dass ein Manöver nach einiger Zeit auszuführen ist, und ermöglicht andererseits, das Manöver vorzubereiten, das heißt in diesem Fall zur linken Spur überzuwechseln, wenn die betreffende Straße mehrerer Spuren umfasst. Ein Beispiel für einen direkten Ratschlag, der mit der obigen Benachrichtigung zusammenhängt, ist die Nachricht "LINKS ABBIEGEN". Der direkte Ratschlag und die Benachrichtigung enthalten primär sich auf das Fahrzeug und dessen Bewegungen beziehende Daten. Ein Fahrer leitet hieraus nach der Art seiner Aufgabe eine Handlung für sich selbst ab. Dieser Unterschied kann anhand eines praktischen Verkehrsbeispiels erläutert werden: Ein Verkehrszeichen über eine Autobahn trägt die Angabe 70 km/h. Dieses Zeichen gibt die maximale zulässige Fahrzeuggeschwindigkeit an. Ein Fahrer wird dies als ein Verlangsamen auf 70 km/h interpretieren.
In einer Ausführungsform des Navigationssystems bestehen die Befehle nicht ausschließlich aus gesprochenen Nachrichten; zusätzlich wird ein das auszuführende Manöver kennzeichnendes Symbol wiedergegeben. Es wird sichergestellt, dass ein Symbol eines Befehls auf dem Display zu dem Zeitpunkt sichtbar ist, zu dem die betreffende Nachricht ausgesprochen wird.
Das Lebenszeichenfenster in Fig. 2 beginnt bei Punkt 208, wobei es beispielsweise unmittelbar hinter einem vorhergehenden Manövrierort liegt, und endet bei Punkt 210. Mit etwas Zwischenraum beginnt das Benachrichtigungsfenster bei Punkt 212 und endet bei 214. Schließlich nach einem weiteren Zwischenraum beginnt das Direkt- Ratschlagfenster bei 216. Das Direkt-Ratschlagfenster endet bei Punkt 218. Im Hinblick auf die Verkehrssicherheit werden zwischen dem Punkt 218 und dem Manövrierort keine weiteren Befehle gegeben. Die Grenzen des Direkt-Ratschlagfensters und des Benachrichtigungsfensters werden auf Basis eine Anzahl Umgebungsfaktoren bestimmt und beziehen sich hinsichtlich der Position auf den Manövrierort. Für das Lebenszeichenfenster ist die Grenze 210 jedoch vom Manövrierort 104 abhängig, aber die Grenze 208 hängt vom vorgehenden Manövrierort ab. Die Breite eines Lebenszeichenfensters wird somit durch den Abstand zwischen den relevanten Manövrierorten bestimmt. Im Fall eines kleinen gegenseitigen Abstands kann das Lebenszeichenfenster und damit ein Lebenszeichen vollständig entfallen. Es kann vorkommen, dass unter ähnlichen zeitlichen Bedingungen die Benachrichtigung nicht gegeben wird. Der direkte Ratschlag wird auf Basis der anhand von Fig. 6 beschriebenen Betrachtungen ausgegeben. Bei der Bestimmung des Direkt-Ratschlagfensters und dem Zeitpunkt, zu dem der direkte Ratschlag aufgegeben wird, wird der von dem Fahrzeug während der genannten Periode Tresponse zurückgelegte Abstand berücksichtigt.
Die Positionen der Grenzen der Fenster in Fig. 2 werden so gewählt, dass genügend Zeit zur Verfügung steht, um die mit dem betreffenden Manöver zusammenhängenden Handlungen auszuführen. Das bedeutet, dass eine Grenze nicht auf einem festen Abstand vom Manövrierort zu liegen braucht, sondern dass dieser Abstand von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges abhängt. Bei einer hohen Geschwindigkeit wird der Abstand vom Manövrierort größer sein müssen als im Fall einer niedrigeren Geschwindigkeit. Bei einer gegebenen Ausführungsform des Systems wird das Abbremsverhalten des Fahrzeuges genau modelliert. Zusätzlich zur momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeuges werden eine vorgeschriebene minimale Verlangsamung des Fahrzeuges und ein Reibungskoeffizient der Straße berücksichtigt. Die Verwendung eines solchen Modells ist notwendig, weil der zum Verlangsamen erforderliche Abstand stark von der momentanen Geschwindigkeit abhängt. Dieser Abstand ist proportional zum Quadrat der Differenz zwischen der momen tanen Geschwindigkeit und der gewünschten Geschwindigkeit. Weiterhin ist die Position einer Grenze von der Geschwindigkeit abhängig, bei der ein Manöver ausgeführt werden muss. Bei einer Abbiegung auf einer Kreuzung mit Nebenstraßen wird die Geschwindigkeit viel niedriger sein müssen als bei einer kleeblattförmig angelegten Ausfahrt von Autobahnen mit langgestreckten Kurven. Wenn eine niedrigere Geschwindigkeit zum Ausführen des Manövers erforderlich ist, wird eine längere Wegstrecke erforderlich sein, um die Fahrzeuggeschwindigkeit auf die genannte niedrigere Geschwindigkeit zurückzubringen. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems wird der zum Abbremsen erforderliche Abstand bei der Bestimmung der Grenzen der Fenster berücksichtigt.
Infolge der Verwendung der verschiedenen Befehlstypen verfügt der Fahrer ständig über Informationen hinsichtlich der zu folgenden Route. Bei einer bestimmten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems wird der Abstand vom Manövrierort wiedergegeben und permanent aktualisiert.
Fig. 3 zeigt ein Modell mit der Geschwindigkeitsabhängigkeit der genannten Fenster. Die horizontale Achse in der Figur stellt die Straße 102 dar, die zum Manövrierort 104 führt. Auf der vertikalen Achse ist die Fahrzeuggeschwindigkeit aufgetragen, ansteigend von 0 bis zu einer bestimmten maximalen Geschwindigkeit Vmax, die noch von dem System unterstützt wird. Die Geschwindigkeit Vj ist die Geschwindigkeit, bei der das Fahrzeug das Manöver ausführen kann, und die Geschwindigkeit Vr ist die Geschwindigkeit, die für die Straße charakteristisch ist, auf der das Fahrzeug fährt. Für eine bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit, die einer gegebenen horizontalen Linie in der Figur entspricht, können die Grenzen, die für die drei Fenster von dem System verwendet werden, abgelesen werden. Bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit werden die Grenzen weiter vom Manövrierort entfernt liegen, wie durch die schrägen Linien in Fig. 3 angegeben wird. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger ist als die Geschwindigkeit Vj, bleiben die Grenzen auf festen Positionen und ändern sich nicht mehr, wenn sich die Geschwindigkeit ändert.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Navigationssystems bestimmt die Grenzen mit den folgenden Formeln:
Wenn V größer ist als Vj:
DAmin = V · Tresponse + (V² - Vj²)/4
DAmax = DAmin + (V · DAww)
NOmin = DAmax + (V · DANO)
NOmax = NOmin + (V · NOww)
LSmin = NOmax + (V · NOLS)
Wenn V kleiner ist als Vj:
DAmin = Vj · Tresponse
DAmax = DAmin + (Vj · DAww)
NOmin = DAmax + (Vj · DANO)
NOmax = NOmin + (Vj · NOww)
LSmin = NOmax + (Vj · NOLS)
Mit:
DAmin Untergrenze 218 des Direkt-Ratschlagfensters
DAww Breite (zeitlich) des Direkt-Ratschlagfensters
DAmax Obergrenze 216 des Direkt-Ratschlagfensters
DANO der Raum (zeitlich) zwischen dem Direkt-Ratschlagfenster und dem Benachrich tigungsfenster
NOmin Untergrenze 214 des Benachrichtigungsfensters
NOww Breite (zeitlich) des Benachrichtigungsfensters
NOmax Obergrenze 212 des Benachrichtigungsfensters
NOLS der Raum (zeitlich) zwischen dem Benachrichtigungsfenster und dem Lebenszei chenfenster
LSmin Untergrenze 210 des Lebenszeichenfensters
Tresponse Zeit zwischen dem Ende der Nachricht und dem Anfang des Abbremsens des Fahrzeugs
V momentane Fahrzeuggeschwindigkeit
Vj Geschwindigkeit, bei der das Manöver ausgeführt werden kann.
Ein Fahrzeug kann bei verschiedenen Positionen relativ zum Manövrierort auf die Straße 102 von Fig. 3 gelangen. Das Fahrzeug wird üblicherweise nach einem Manöver an einer Kreuzung bei der Linie 102 ankommen. Weil die Geschwindigkeit wegen des vorhergehenden Manövers noch niedrig ist, wird sich das Fahrzeug bei einem Punkt unten von Fig. 3 befinden. Um den Befehlstyp zu bestimmen, der von dem System auszugeben ist, wird eine Geschwindigkeitszunahme auf Vr, das ist die charakteristische Geschwindigkeit für die Straße 102, vorhergesagt. Eine solche Vorhersage verhindert eine übermäßig schnelle Aufeinanderfolge von unterschiedlichen Nachrichten, die anderenfalls infolge der Beschleunigung des Fahrzeuges auftreten würden. Die Grenzen der Fenster sind für ein Fahrzeug gewählt worden, dass sich anfangs dem Manövrierort bei einer konstanten Geschwindigkeit nähert; daher sollte eine starke Beschleunigung des Fahrzeuges auf spezielle Weise behandelt werden.
Eine Figur wie Fig. 3 zeigt nur die Geschwindigkeitsabhängigkeit der Grenzen der Fenster. Für eine solche Figur ist für einige andere Parameter den Bedingungen entsprechend eine Wahl getroffen worden. Beispiele für solche Parameter sind die Klasse der Straße, auf der das Fahrzeug fährt und der Typ des Gebietes, in dem die Straße verläuft. Eine gegebene Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems nutzt die folgenden Parametertabelle:
Die Straßenklasse repräsentiert die Bedeutung einer Straße in Bezug auf die gesamte Infrastruktur. In dieser Ausführungsform sind die folgenden Klassen definiert:
0 Autobahn
1 Hauptstraße
2 primäre Verbindung
3 lokale Verbindung
4 lokale Verteilung
5 Siedlungsstraße
6 verbotene Straße
Fig. 4 zeigt ein detailliertes Beispiel für das oben genannte Modell. Der Abstand von der Kreuzung ist auf der horizontalen Achse aufgetragen und die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der vertikalen Achse. Die verschiedenen Fenster in dieser Figur sind für eine Autobahn bestimmt worden.
Fig. 5 zeigt ein weiteres detailliertes Beispiel für das Modell. Die Fenster sind in gleicher Weise bestimmt worden in Fig. 4, nur dieses Mal für einen örtlichen Verteiler in einem städtischen Gebiet.
Ein erfindungsgemäßes System basiert die Grenzen der Fenster unter anderem auf der Geschwindigkeit Vj, bei der das Fahrzeug ein Manöver ausführen kann. Diese Geschwindigkeit Vj kann auf Basis anderer Informationen hinsichtlich des Manövrierortes und der Straße, auf der das Fahrzeug fährt, bestimmt werden. Eine Anzahl Beispiele für diese Informationen soll im Weiteren beschrieben werden. Eine Straße ist eine Verbindung, der eine bestimmte Bedeutung zugewiesen werden kann; sie kann beispielsweise die einzige Verbindung zwischen zwei großen Städten sein. Die Straßen werden auf Basis dieser Bedeutung klassifiziert. Eine wichtige Verbindung ist so ausgeführt, dass sie eine große Menge Verkehr aufnehmen kann, das bedeutet, das Manöver auf einer solchen Straße schneller ausgeführt werden können. Weiterhin gibt es die Art der Straße. Beispiele hierfür sind eine Autobahn, eine Hauptstraße mit verschiedenen Spuren und eine Anliegerstraße. Die Anzahl Spuren einer Straße bilden auch eine Angabe hinsichtlich der Manövrierorte auf der Straße und damit eine Angabe hinsichtlich der Geschwindigkeit, bei der Manöver ausgeführt werden können. Die Art eines Manövrierortes ist auch wichtig: Ein Abbiegen an einer Kreuzung mit einander senkrecht kreuzenden Straßen wird langsamer ausgeführt werden als eine Abbiegung bei einer Y-förmigen Gabelung, wo sich eine abgespaltene Straße mit einer leichten Kurve fortsetzt. Das Gebiet, in dem ein Manövrierort liegt, ist ebenfalls wichtig. In diesem Fall wird üblicherweise ein Unterschied zwischen einem städtischen Gebiet und einem ländlichen Gebiet gemacht.
Einigen Manövrierortarten geht ein verhältnismäßig langer Abschnitt der zugehörigen Straße voraus. Beispiele in diesem Zusammenhang sind eine Ausfahrt einer Autobahn, wo eine lange Ausfahrtspur ein Verlangsamen des Verkehrs neben den Hauptspuren ermöglicht, und eine Gabelung einer größeren Straße in zwei weitere Straßen, wo die beiden Straßen parallel zur tatsächlichen Gabelung über einen langen Abstand verlaufen, um so dem Verkehr zur ermöglichen, die richtige Straße zu wählen. Für diese Art eines Manövrierortes sollte ein Manöver vor dem tatsächlichen Manövrierort ausgeführt worden sein; daher ist in einem erfindungsgemäßen System den Grenzen der Fenster für diese Situationen ein zuvor bestimmter Abstand hinzugefügt worden.
Beim Folgen einer Route können hintereinander liegende Manövrierorte in einem so kurzen Abstand voneinander liegen, dass keine Zeit ist, für den zweiten Manövrierort eine Benachrichtigung auszugeben. Um es möglich zu machen, dennoch eine Benachrichtigung auszugeben, können die direkten Ratschläge der beiden Manövrierorte miteinander verkettet werden und vor dem ersten Manövrierort ausgegeben werden. Während der Ausführung des ersten Manövers kann das zweite Manöver somit bereits berücksichtigt werden, beispielsweise indem bereits eine bestimmte Fahrspur gewählt wird.
Die Straße 102 von Fig. 2 kann vor dem Manövrierort andere Orte umfassen, beispielsweise Kreuzungen, ohne dass das Fahrzeug an diesen anderen Orten ein Manöver ausführen muss. Wenn ein solcher anderer Ort sich innerhalb des Direkt-Ratschlagfensters befindet, das heißt zwischen den Punkten 218 und 216, besteht die Gefahr einer Unsicherheit, zu welchem Ort auf der Straße der direkte Ratschlag gehört. Ein erfindungsgemäßes System nimmt daher andere im Direkt-Ratschlagfenster des Manövrierortes vorhandene Orte in den direkten Ratschlag auf. In diesem Fall wird ein direkter Ratschlag in einem Fenster gegeben, das relativ zu dem anderen Ort positioniert ist. Dieser direkte Ratschlag beschreibt das auszuführende Manöver in Bezug auf den anderen Ort. Ein Beispiel in diesem Zusammenhang ist die Nachricht "ZWEITE STRASSE LINKS ABBIEGEN".
Bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit kann weiterhin ein angepasstes Bremsverhalten des Fahrzeuges berücksichtigt werden. Es hat sich gezeigt, dass bei Fahrzeuggeschwindigkeiten bis etwa Vr, was die charakteristische Geschwindigkeit für eine bestimmte Straße ist, Verlangsamen hauptsächlich durch Abbremsen erfolgt, wie anhand von Fig. 3 beschrieben wird. Wenn jedoch die Fahrzeuggeschwindigkeit signifikant höher ist als Vr zeigt sich, dass Verlangsamen in erster Linie durch Loslassen des Gaspedals erfolgt und dass die tatsächliche Bremse erst später eingesetzt wird. Dies führt bei der Annäherung an den Manövrierort zu einem anderen Fahrzeugverhalten, das verwendet werden kann, um die Grenzen der Fenster an diese hohe Geschwindigkeit anzupassen.
Für den Fachmann wird deutlich sein, dass das erfindungsgemäße Navigationssystem auf verschiedene Weise erweitert werden kann. Ein Beispiel für eine solche Erweiterung ist, die Grenzen der Fenster auch von dem Typ der Straße abhängig zu machen, auf dem das Fahrzeug fährt. Der Zeitpunkt und damit die Position der Ausgabe eines Befehls wird somit von der Art der Straße abhängig gemacht. Einige Beispiele für Straßenty pen, die in einer bestimmten Ausführungsform des Systems definiert worden sind, werden im Weiteren gegeben:
Autobahn
mehrspurige Straße mit getrennten Fahrbahnen
mehrspurige Straße mit nicht getrennten Fahrbahnen, ≥ 4 Spuren
mehrspurige Straße mit nicht getrennten Fahrbahnen < 4 Spuren
Anliegerstraße
Parkplatz
Eine weitere mögliche Erweiterung ist, die Grenzen der Fenster auch vom Manövrierort abhängig zu machen. Dies kann sich sowohl auf die Geometrie des Manövrierortes als auch auf den Typ beziehen. Einige Beispiele für Manövrierorttypen, die in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform definiert worden sind, sind:
Autobahnausfahrt
Autobahnauffahrt
Autobahngabelung
Gabelung auf einer Straße mit getrennten Fahrbahnen
Kreisel
Platz
Eine weitere Erweiterung betrifft die Schätzung der Veränderung der Geschwindigkeit des Fahrzeuges, wenn es sich dem Manövrierort nähert. Wie anhand der Fig. 2 und 3 beschrieben worden ist, wird in einer vorliegenden Ausführungsform des Systems ein bestimmtes Modell verwendet, um die Veränderung der Fahrzeuggeschwindigkeit vorherzusagen. Eine Verfeinerung des Systems ist möglich, indem die tatsächliche Geschwindigkeitsänderung, die durch Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit bei einigen aufeinander folgenden Zeitpunkten bestimmt wird, für eine genauere Vorhersage der erwarteten Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet wird. Die Grenzen der Fenster körnen so noch genauer an die tatsächliche Situation angepasst werden.
Eine andere mögliche Erweiterung betrifft die Anpassung der Ausgabe von Befehlen durch das System an den Fahrer. Eine solche Anpassung kann auf Kommandos für Änderungen beruhen, die von dem Fahrer selbst eingegeben worden sind. Ein Fahrer kann beispielsweise angeben, dass er die Befehle im größerem Abstand vom Manövrierort erhalten möchte oder dass er kein hörbares Lebenszeichen in bestimmten Umständen empfangen möchte. Anpassung kann auch auf einem Lernverhalten des Systems auf Basis vorherigen Gebrauchs beruhen. Wenn beispielsweise eine bestimmte Route bereits eine Anzahl Male zurückgelegt worden ist, kann das System die gegebenen Befehle auf diese Tatsache abstimmen; es können dann nur minimale Hinweise gegeben werden oder Hinweise nur dann, wenn infolge eines Verkehrsstaus eine Abweichung von der üblichen Route notwendig ist. Ein anderes Beispiel ist, dass das System aus dem Fahrverhalten des Fahrers auf vorhergehenden Routen lernt und auf Basis davon die Befehle anpasst.

Claims

1. Fahrzeugnavigationssystem, mit einem Planer für eine zu folgende Route, der die Angabe eines Manövrierortes (104) enthält, an dem das Fahrzeug ein Manöver ausführen soll, Detektionsmitteln zum Detektieren eines momentanen Fahrzeugortes und einem Befehlsgenerator, um einen Fahrer mit einem direkten Ratschlag zu versehen, der das Manöver beschreibt, und mit einer Benachrichtigung, um den direkten Ratschlag zu melden, dadurch gekennzeichnet, dass das System ausgebildet ist, um ein Lebenszeichen zur Angabe eines Betriebsstatus des Systems auszugeben, und dass der Befehlsgenerator ausgebildet ist:

- den direkten Ratschlag auszugeben, wenn das Fahrzeug sich in einem Direkt- Ratschlagfenster (206) befindet, das sich von einer Untergrenze (218) in einem Abstand DAmin vom Manövrierort bis zu einer Obergrenze in einem Abstand DAmax vom Manövrierort erstreckt,

- die Benachrichtigung auszugeben, wenn das Fahrzeug sich in einem Benachrichtigungsfenster (204) befindet, das sich von einer Untergrenze (214) in einem Abstand NOmin vom Manövrierort bis zu einer Obergrenze (212) in einem Abstand NOmax vom Manövrierort erstreckt, und

das Lebenszeichen auszugeben, wenn das Fahrzeug sich in einem Lebenszeichenfenster (202) befindet, das sich von einer Untergrenze (210) in einem Abstand LSmin vom Manövrierort erstreckt,

wobei zumindest eine der Grenzen dynamisch bestimmt wird.

2. System nach Anspruch 1, wobei

- das Direkt-Ratschlagfenster (DA) eine Breite hat, die einer Fahrtdauer DAww des Fahrzeugs entspricht,

- zwischen dem Direkt-Ratschlagfenster (DA) und dem Benachrichtigungsfenster (NO) ein Abstand liegt, der einer Fahrtdauer DANO des Fahrzeugs entspricht.

das Benachrichtigungsfenster (NO) eine Breite hat, die einer Fahrtdauer NOww des Fahrzeugs entspricht, und

zwischen dem Benachrichtigungsfenster (NO) und dem Lebenszeichenfenster (LS) ein Abstand liegt, der einer Fahrtdauer NOLS des Fahrzeugs entspricht.

3. System nach Anspruch 2, wobei die Grenzen der Fenster von einer Zeitdauer Tresponse abhängen, die für eine menschliche Standardreaktionszeit charakteristisch ist, wobei die Grenzen der Fenster von einer momentanen Geschwindigkeit V des Fahrzeugs zur Zeit der Ausgabe des Befehls abhängen sowie von einer zuvor bestimmten Geschwindigkeit Vj, mit der das Manöver am Manövrierort ausgeführt wird, und wobei, wenn V größer ist als Vj, die Grenzen der Fenster im Wesentlichen bestimmt werden durch:

DAmin = V · Tresponse + (V² - Vj²)/4

DAmax = DAmin + (V · DAww)

NOmin = DAmax + (V · DANO)

NOmax = NOmin + (V · NOww)

LSmin = NOmax + (V · NOLS)

und wobei, wenn V kleiner ist als Vj, die Grenzen im Wesentlichen bestimmt werden durch:

DAmin = Vj · Tresponse

DAmax = DAmin + (Vj · DAww)

NOmin = DAmax + (Vj · DANO)

NOmax = NOmin + (Vj · NOww)

LSmin = NOmax + (Vj · NOLS)

4. System nach Anspruch 3, das ausgebildet ist, die Geschwindigkeit Vj auf Basis einer Anzahl von für die Straße charakteristischen Parametern, wie z. B. Typ der zu dem Manövrierort führenden Straße, Klasse einer Straße, Anzahl Spuren der Straße, Typ des Manövrierortes, Typ des Gebietes, in dem der Manövrierort liegt, zu bestimmen.

5. System nach Anspruch 3 oder 4, das, wenn das Manöver sich auf eine Gabelung oder eine Ausfahrt bezieht, ausgebildet ist, die Grenzen der Fenster um einen zuvor bestimmten Abstand zu erhöhen, der einer Länge eines mit der Gabelung oder der Ausfahrt zusammenhängenden Straßensegments entspricht.

6. System nach Anspruch 3, das ausgebildet ist, während einer kurzen Zeitdauer, in der das Fahrzeug beschleunigt, nachdem es eine Straße zu dem Manövrierort eingeschlagen hat, das Erreichen einer Fahrzeuggeschwindigkeit Vr, die für die betreffende Straße charakteristisch ist, für die Bestimmung der zum Bestimmen der Grenzen benötigten Geschwindigkeit vorherzusehen.

7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das ausgebildet ist, einen weiteren direkten Ratschlag hinsichtlich eines an einem weiteren Manövrierort auszuführenden weiteren Manövers in einem weiteren Direkt-Ratschlagfenster auszugeben, und wobei der Befehlsgenerator ausgebildet ist, um den direkten Ratschlag und den weiteren direkten Ratschlag zu verketten, sofern der Abstand zwischen den jeweiligen Direkt-Ratschlagfenstern kleiner ist als die Größe eines mit dem weiteren Manöver zusammenhängenden weiteren Benachrichtigungsfensters.

8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Befehlsgenerator ausgebildet ist, für den Fall, dass das Direkt-Ratschlagfenster des Manövrierortes einen anderen Manövrierort enthält, der nicht zu der zu folgenden Route gehört, den direkten Ratschlag in Bezug auf den genannten anderen Manövrierort auszugeben.