WO2009098071A1 - Vorrichtung und verfahren zur bereitstellung von informationen über fahrsituationen - Google Patents

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WO2009098071A1 PCT/EP2009/000832 EP2009000832W WO2009098071A1 WO 2009098071 A1 WO2009098071 A1 WO 2009098071A1 EP 2009000832 W EP2009000832 W EP 2009000832W WO 2009098071 A1 WO2009098071 A1 WO 2009098071A1
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Gerd Baumann
Anne Carlsson
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FKFS Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart
Universität Stuttgart Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen
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Definitions

  • the present invention relates to a device for detecting and providing information about driving situations along a route with a sensor device for detecting driving state variables along the route, a device for detecting the position of the vehicle along the route, and a memory device for storing the detected driving state variables and / or derived data and the respectively detected position of the vehicle.
  • the invention further relates to a method for detecting and providing information about driving situations along a route.
  • DE 199 16 967 C1 discloses a method for updating a data processing-supported traffic route network map and a method for generating vehicle navigation information using such a map.
  • track data are continuously recorded by at least one test vehicle, from which at least topography information, for example inclines and curve radii, are calculated by means of a suitably designed processing unit.
  • topography information for example inclines and curve radii
  • time information are added as attributes of a computer-aided road network map.
  • Each information generated in this way is assigned to an edge, ie a section of road between two in the way network card stored nodes. For precise location of the additional information, the meter-accurate distance from a node as well as the direction of travel and possibly location coordinates are also stored.
  • stored information can be checked for reliability by comparison with information obtained in subsequent trips. By appropriate weighting between stored and current information, the stored information can be updated, improved and also deleted, creating a self-updating map. It is understood that even in the special case that the card is empty before the first trip with the test vehicle, ie no road network or additional information is created, a route network map is automatically generated in the course of subsequent trips.
  • the stored information may, for example, be used to provide look-ahead information for control and assistance systems in the test vehicle.
  • a locating unit determines the current vehicle position. Furthermore, at least one traffic state parameter is determined using measuring devices arranged in the vehicle. By comparison with a plurality of historical hydrographs stored in a database, the stored hydrograph that best matches the current traffic condition is determined. The found hydrograph is used to predict the traffic condition, eg traffic density, on the forward link to proactively control vehicle systems for driver assistance, to improve comfort and safety, and to reduce fuel consumption.
  • the method requires a fixed or self-updating digital map located in the vehicle, as well as a database in which the historical, previously determined hydrographs are stored. Due to the principle, only information can be However, topographical information is not provided.
  • a significant disadvantage of the cited methods based on digital maps is that the route ahead, for which look-ahead information can be provided (forecast horizon), is limited to the distance to the respective node because no additional means are used to predict it can, which route section (edge) the vehicle is driven to the next node.
  • it is not intended to store information about selected routes which contain a plurality of nodes or to obtain this information from other systems, for example a navigation device.
  • regions of high road density e.g. Urban agglomerations
  • junctions usually follow each other in a short distance. For applications requiring a long foresight horizon, the method is not suitable.
  • Such applications arise, in particular, when an optimization of the energy flows, the selection of one of several drive sources or energy refueling in the vehicle is to be planned in advance for long distances in advance, for example in vehicles with a hybrid drive, which can travel longer distances with electric drive (Full hybrid), in pure electric vehicles or in vehicles with multiple fuel storage (eg for LPG and gasoline).
  • a hybrid drive which can travel longer distances with electric drive (Full hybrid)
  • pure electric vehicles or in vehicles with multiple fuel storage eg for LPG and gasoline.
  • topographical events in DE 199 16 967 C1 are described merely by their location and their length and that the strength of these events is described only by mean values and minimum and maximum values.
  • prospective use of the topography information it is not possible in this type of description to recover the course of the strength as a function of the continuous distance.
  • DE 10 2006 058 304 A1 discloses a method in which at least one driver assistance system or at least one sensor in a vehicle provides data on events. This data is stored together with the location where the event occurred. If the vehicle is one of the places for which Once the events have been saved, the stored data can be used in a forward-looking manner for a warning or information of the driver or for intervention in the on-board electronics.
  • the method has similar disadvantages as the above-cited digital card-based methods.
  • the look-ahead information can be provided only when the vehicle approaches again to a certain distance to the location of the stored event. Since the temporal-spatial sequence of the stored events is not saved, a preview that includes more than one single event is not possible.
  • a device is known from DE 100 34 499 A1, in which control information for vehicle systems, for example a cornering light, is stored as additional information in a digital map and, when approaching a location for which control information is stored, output and for a anticipatory control of the relevant vehicle system can be used.
  • the necessary information is preferably provided by the manufacturer of the vehicle system generated and stored in advance in the digital map.
  • a disadvantage of this method in turn, that a digital map is necessary and that the look-ahead information must be determined in advance and stored.
  • an object of the present invention is to provide a system and a method that enables a reduction of the energy consumption by a predictive control of a vehicle, but without causing high costs.
  • the system according to the invention detects individual driving state variables, such as acceleration and speed data, during travel along a driving route and determines therefrom so-called driving situation information, such as "change of direction of travel", “change of driving resistance” or “stopping.”
  • driving situation information such as "change of direction of travel", “change of driving resistance” or "stopping.”
  • This driving situation information The data thus generated along the route are stored, for example in the form of a linked list, as a trip log
  • a trip protocol is thus a sequence of driving information occurring along a route in this sequence.
  • driving situation information will be referred to briefly as driving situations.
  • this route driving information can be used to assist the driver and / or directly from the control and regulation systems of the vehicle and directly before the start of the journey or while driving.
  • the so-called forecast horizon thus goes to the destination.
  • the present invention is based on the finding that passenger cars, in particular the low and medium price segment, but also buses and trucks are often moved on recurring routes. From a study by the German Institute for Economic Research (DIW) it is known that in Western Europe 34% of all journeys by car have the way to work or training to the purpose, and that another 24% are accounted for by the shopping. This suggests that cars travel frequently on a small number of routes. The same applies to the lorries of haulage companies in scheduled and cyclical distribution traffic and in particular for scheduled buses.
  • DIW German Institute for Economic Research
  • the invention is based on the knowledge that the sensors which are required for the detection of the aforementioned driving situations, already in today the majority of all newly registered vehicles are present.
  • the sensors that are present as components of a vehicle dynamics control eg, known under the brand name ESP
  • ESP vehicle dynamics control
  • the device according to the invention can bring the driver information about driving situations lying ahead or concrete proposals for action to the knowledge to assist him in the driving task.
  • An example of this is the recommendation to take gas off early if a reduction in speed is necessary (for example, before a tight bend), or a traction-optimal gear recommendation for a commercial vehicle.
  • the position and sequence of the expected future driving situations are known as early as possible and for the largest possible portion of the expected route to be traveled.
  • Of interest are, for example, changes in the direction of travel, the changed driving resistance on inclines, gradients or due to different, the rolling resistance road types influencing it as well as sections within which a reduced driving speed is to be expected due to legal restrictions or due to the traffic environment.
  • the forecast information is generated and provided with the least possible expenditure of computing power and storage space as well as without the use of chargeable data.
  • the many sensors already present in a vehicle can be used to detect driving state variables.
  • map information a division into sections and the construction of a road network with nodes and edges according to the invention does not take place. It is therefore not the task of the device according to the invention to generate a road network map or to modify or supplement an existing road network map.
  • the driving situations are detected and stored only with respect to their effect on the vehicle.
  • it is neither necessary nor necessary to distinguish between a turn and a turn, since both events produce comparable effects on the vehicle from a dynamic driving point of view (e.g., increased yaw rate). This is possible according to the invention with simple sensors.
  • the sensor device may also include other sensors not previously mentioned, which, for example, perform an environmental detection.
  • sensors can be seen, for example, in radar systems or optical detection systems such as cameras, lidar, etc. These sensors allow the generation of higher-value, non-vehicle-related information and enable the detection of other situations and events that can be stored as driving situations in the trip log.
  • the device according to the invention makes it possible to provide foresight information over the entire distance of a driving route, if for this driving route a sequence of driving situations is stored.
  • the object is achieved by using simple sensors and information, which are already present in series in many modern motor vehicles anyway, without additional, previously determined data, in particular to a road network or curve radii, gradients, traffic density or the like, are necessary.
  • the device according to the invention recognizes driving situations occurring during the journey and stores a plurality of successive driving situations as a journey log in a memory. With each driving situation the time and the geographical place of occurrence are additionally stored. Furthermore, at least one order feature is additionally stored for each driving situation, which makes it possible to determine the sequence of driving situations within a journey protocol as well as the distance traveled since the last stored driving situation.
  • stored driving situations occur again, the stored data is updated or specified more precisely. If it is known that a corresponding trip log has already been stored for the currently performed trip, stored driving situations can be retrieved early from their expected reentry from the stored trip protocol and enable the anticipated influencing of the operating states of selected vehicle components (in the following as a summary) Foresaw consumers) as well as providing information to the driver. In this case, either control commands via a suitable interface, in particular a data network, sent to the forecast data consumers or the driver is informed via a suitable man-machine interface in a suitable manner. It is understood that this also allows the advance planning of the operating parameters for an entire stored trip.
  • the recognized sequence of driving situations is stored as a new trip log. After completion of this trip can be determined by comparing the new trip log with previously stored trip logs, if a sufficiently accurate match exists. In this case, the new trip protocol can either be discarded or used to improve the stored trip protocol.
  • a stored trip protocol which is rarely or not recognized again within a predefinable time period, is deleted from the memory in order to save storage space.
  • the object of the invention is also achieved by a method comprising the following steps: detecting driving state variables along a driving route; Detecting the position of the vehicle along the route; Determining driving situation information for the driving route on the basis of the detected driving state variables, and storing the determined driving situation information for the driving route together with the respective position of the vehicle on the driving route in a memory device for forming a driving protocol.
  • the inventive method has the same advantages that have already been described in connection with the device according to the invention. It is therefore referred to the above.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the device according to the invention.
  • Fig. 2 is a schematic representation of the signal processing of the invention.
  • 3 shows an example structure of a trip protocol.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a device for detecting and providing information about driving situations along a route, this device is located entirely within a vehicle 2.
  • a position determination system 11 continuously determines the location where the vehicle is located and transmits this location to a computer unit or computer 20. Furthermore, the position determination system can output information about the direction of movement and the speed of movement of the vehicle.
  • a clock 12 transmits the current time and the calendar date to the computer 20. In an advantageous embodiment, this clock is designed as part of the position determination system 11, since in particular satellite-based positioning systems such as GPS can receive and output the time and date from satellites.
  • the position determination system 11 can again be embodied either as an independent component or, in an advantageous embodiment, be part of a further vehicle system, for example a mobile telephone with a location-based emergency call function. Furthermore, a sensor 13 for measuring the rotational speed of the vehicle about its vertical axis (yaw rate) is present, which in conjunction with the position determining system 11 allow detection and quantification of driving situations in which a change in the direction of travel occurs. In particular, if the driving speed can not be derived with sufficient accuracy from the signal of the position-determining system, a sensor for the vehicle speed 14 can additionally be provided.
  • the actual engine speed and the engine load are transmitted to the computer 20 from an existing in almost all new vehicles engine controller 15.
  • the necessary driving force can be estimated to detect and quantify driving situations with increased or decreased driving resistance.
  • an additional sensor 16 may be additionally provided for the vehicle longitudinal acceleration or for the vehicle inclination in the longitudinal direction, e.g. to determine the proportion of slopes on the driving resistance.
  • the engine controller 15 may also include a plurality of controllers, particularly if there is more than one prime mover in the vehicle, such as a hybrid vehicle.
  • the sensors for the yaw rate, the vehicle speed and the longitudinal acceleration are designed as components of an already existing vehicle system, in particular a vehicle dynamics control (known for example under the brand name ESP). All information that is transmitted to the computer 20 from components contained in the sensor device 10 are summarized below under the term raw data.
  • the computer 20 is connected to a device 60 for selecting a stored trip protocol.
  • This device has a man-machine interface with which the driver can select the protocol of a stored journey from a plurality of trip protocols.
  • the driver can assign a name for a stored journey, eg "home office".
  • the device 60 may be part of an input and output device already present in the vehicle, for example an on-board computer.
  • the input and output of the device 60 can optionally be configured as a visual display with input option via buttons or via a touch-sensitive screen, as speech input and output or in some other way.
  • the device 60 can be designed so that the detection and selection of a stored trip log is already made at the beginning of the trip by an automatic system, which known methods can be used, such as. From DE 10 2004 036 825 Al, DE 103 53 680 Al, or US 2006/017 88 24 Al known.
  • the computer 20 On the computer 20, a computer program is executed which is designed to carry out the method described in more detail in FIGS. 2 and 3.
  • the computer 20 is connected to a memory 30 in which driving situations and driving protocols can be stored and recalled.
  • the memory 30 is designed so that the stored information remain stored even after the end of a journey and the parking of the vehicle, for example as a flash memory.
  • the computer 20 and the memory 30 are components of an already existing in the vehicle electronic system, such as an on-board computer or a control unit. It is understood that the connections between the components shown in FIG. 1 can optionally be implemented by means of direct lines, by means of a data network (bus system) or by means of wireless connection devices (eg Bluetooth).
  • a data network bus system
  • wireless connection devices eg Bluetooth
  • each of the mentioned processing steps is implemented in a separate computing process, wherein the computing processes can be carried out simultaneously, and wherein data can be exchanged between the computing processes by means of the data transfer 6, for example by providing that all computing processes use a shared memory can describe and read.
  • a relevant driving situation in the sense of the system according to the invention is a temporally and spatially definable event which can be detected by observing the courses of cached raw data 21.
  • Stop situation causes e.g. by approaching an intersection, a traffic light, upon reaching the destination, or the like
  • a relevant driving situation according to this definition is described according to FIG. 3 by the following information: a) a driving situation class from a plurality of driving situation classes to which the event is assigned, b) the location at which the vehicle was located at the beginning of a driving situation c) the calendar date and time at the beginning of the driving situation and the time duration between the beginning and end of a driving situation, d) a counter which indicates how often the vehicle has detected a stored driving situation at the same location, e) a reliability index, which is the greater, the more often the driving situation was recognized at the same location, and the more precisely the parameters of the currently detected driving situation coincide with the parameters of the previously stored driving situation, f) least one order feature, which is a relationship between the driving situation and other stored driving situations n prepares and makes it possible in subsequent journeys, determine in which order of time and after which route each next situations are likely to occur and g) additional information on the driving situation, which are generated from the raw data and which the driving situation more accurate describe and which are hereinafter referred to as
  • the number and meaning of these parameters depends on the driving situation class and the way in which the information is to be used.
  • the number of parameters can also be zero. According to the invention, only a few parameters are stored for each driving situation in order to keep the storage space requirement low.
  • the parameters are expressed as coefficients of mathematical approximation functions, e.g. of polynomials, or as statistical quantities, e.g. Minimum or maximum value stored.
  • the information a) to g) described above are combined to form a driving situation data record.
  • the raw data belonging to the driving situation in the raw data memory 21 are not part of this driving situation data set and are deleted after the formation of the driving situation data record.
  • the new driving situation data set is compared with other driving situation data records which are contained in the currently selected travel protocol stored in the memory 30.
  • the driving situation class ii) at least one piece of information that makes it possible to determine whether the former and the current place of occurrence agree and, in the case of time-dependent driving situations, iii) at least one piece of information that makes it possible to determine whether the time characteristic the stored driving situation with the current time of occurrence sufficiently well match (eg with respect to the time or the day of the week).
  • a modified data set is converted from the data record of the newly recognized driving situation and the data record of the previously stored driving situation formed a weighted merge of records. Subsequently, in the trip log memory 30, the old data record is replaced by the modified data record. In this case, the situation counter is also increased by one and the quality index recalculated.
  • multiple sets of parameters are generated which differ by an additional, time-related feature, e.g. for different times of the day (morning, noon, etc.), for different days of the week or for different seasons.
  • another computer program 24 is activated whose task is to determine the spatial-temporal sequence of the driving situations contained in the selected travel protocol present in the memory 30 are. This is done by evaluating the order attribute "distance traveled" stored with each driving situation If the entirety of the quality features stored for the driving situations indicates a sufficient quality of the data in a stored journey protocol, then at least one of these spatially ordered driving situations is transmitted via a data line 6 Forward look-ahead information can also be provided to the driver 1 via a man-machine interface 50. The transmission takes place either at the request of the look-ahead consumer or automatically, for example in the event of dependence on the presumed distance that the vehicle still has to cover up to at least one expected driving situation, or at predeterminable time intervals.
  • Individual stored driving situations can be automatically deleted again from the memory 30 by the computer 20 when the time at which a driving situation is detected for the first time or when the last recognition is older than a predefinable time period (outdated driving situation).
  • the reliability feature stored with the driving situation can be used to decide whether a driving situation is deleted.
  • stored travel logs can be automatically deleted from the computer 20 again from a memory 30 if they have not been selected again within a predefinable time period. This approach allows memory space requirements in memory 30 to continue to increase due to infrequent or insecure entries.
  • sensors for environmental detection for example radar, camera, etc.
  • sensors for environmental detection enable the generation of higher-value, non-vehicle-related information in the sensor device 10 and enable the recognition of further situations and events in the computing process 22.
  • FIG. 3 shows a travel protocol of the system according to the invention by way of example.
  • the trip log records the spatial-temporal sequence of the detected driving situations.
  • the detected and stored in the memory driving situations are clearly mapped with the associated information time and day of the recognition of the situation, geographical position of the detected driving situation, description of the quantitative expression of the driving situation (parameters) and an order feature based on the distance traveled in the trip log.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung und Bereitstellung von Informationen über Fahrsituationen entlang einer Fahrstrecke mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung von Fahrzustandsgrößen entlang der Fahrstrecke; einer Einrichtung zur Erfassung der Position des Fahrzeugs entlang der Fahrstrecke; einer Speichereinrichtung zur Speicherung der erfassten Fahrzustandsgrößen und/oder daraus abgeleitete Daten sowie der jeweils erfassten Position des Fahrzeugs. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Ermittlung von Fahrsituations- Informationen für die Fahrstrecke auf der Basis der erfassten Fahrzustandsgrößen vorgesehen ist, wobei jede ermittelte Fahrsituations-Information zusammen mit der entsprechenden erfassten Position des Fahrzeugs in der Speichereinrichtung zur Bildung eines Fahrtprotokoll für die Fahrstrecke abgespeichert wird, und dass eine Einrichtung zur Ausgabe der Fahrsituations-Informationen des Fahrtprotokolls aus der Speichereinrichtung vorgesehen ist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Bereitstellung von Informationen über Fahrsituationen
Diese Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2008 008 351.8, angemeldet am 8. Februar 2008, in Anspruch. Der Offenbarungsgehalt dieser deutschen Anmeldung wird durch Bezugnahme hiermit vollständig zu dem Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung hinzugefügt.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung und Bereitstellung von Informationen über Fahrsituationen entlang einer Fahrstrecke mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung von Fahrzustandsgrößen entlang der Fahrstrecke, einer Einrichtung zur Erfassung der Position des Fahrzeugs entlang der Fahrstrecke, und einer Speichereinrichtung zur Speicherung der erfassten Fahrzustandsgrößen und/oder daraus abgeleitete Daten sowie der jeweils erfassten Position des Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Erfassung und Bereitstellung von Informationen über Fahrsituationen entlang einer Fahrstrecke.
Bereits heute lastet auf den Automobilherstellern und deren Zulieferer ein großer Druck, emissionsarme Fahrzeuge zu entwickeln und zu vernünftigen Preisen auf den Markt zu bringen. Dieser Druck wird in der Zukunft sicherlich noch zunehmen.
Um den Kraftstoffverbrauch und damit die Kohlendioxid-Emissionen zu reduzieren und um den Komfort, die Sicherheit und die Zuverlässigkeit beim Betrieb von Kraft- fahrzeugen zu erhöhen, sind vielfältige Wege eingeschlagen worden, die mittlerweile alle Komponenten in einem Fahrzeug betreffen.
Neben den technischen Entwicklungen zur Energieeinsparung bleibt natürlich das Verhalten eines Kraftfahrzeugführers, das ebenfalls großen Einfluss auf den Energieverbrauch eines Fahrzeugs besitzt. So kann ein Fahrzeugführer einen nicht unerheblichen Beitrag zur Energieeinsprung durch eine vorausschauende Fahrweise leisten. Um den Fahrzeugführer von der technischen Seite zu unterstützen, gibt es mittlerweile bspw. elektronische Gangwechselanzeigen, um ein Kraftstoffsparendes Schalten zu signalisieren.
Trotz der Fortschritte sowohl auf der technischen Seite als auch bei der Unterstützung eines Fahrzeugführers, bleibt der Wunsch bestehen, weitere Möglichkeiten der Kraftstoffeinsparung bei Kraftfahrzeugen zu schaffen, wobei sowohl bei den Fahrzeugführer-Unterstützungssystemen als auch bei der Steuerung von Fahrzeugantrieben noch größeres Optimierungspotenzial gesehen wird, insbesondere auch bei technisch komplexeren Fahrzeugen beispielsweise mit Hybridantrieb.
Aus dem Stand der Technik sind vielfältige Ideen bekannt, vorausschauend den Fahrzeugführer zu unterstützen oder die Fahrzeugelektronik zu beeinflussen. Diese sollen nachfolgend kurz erläutert werden.
Aus DE 199 16 967 Cl ist ein Verfahren zur Aktualisierung einer datenverarbeitungs- gestützten Verkehrswegenetzkarte sowie ein Verfahren zur Erzeugung von Fahrzeugsführungsinformationen unter Verwendung einer solchen Karte bekannt. Dabei werden von mindestens einem Probefahrzeug laufend Streckendaten aufgenommen, aus denen mittels einer geeignet ausgebildeten Verarbeitungseinheit mindestens Topografieinformationen, bspw. Steigungen und Kurvenradien errechnet werden. Diese sowie ggf. weitere Informationen, bspw. Zeitinformationen, werden als Attribute einer rechnergestützten Wegenetzkarte hinzugefügt. Jede derartig erzeugte Information wird einer Kante, d.h. einem Streckenabschnitt zwischen zwei in der Wege- netzkarte gespeicherten Knotenpunkten zugeordnet. Zur genauen Verortung der Zusatzinformation wird zusätzlich die metergenaue Entfernung von einem Knotenpunkt sowie die Fahrtrichtung und ggf. Ortskoordinaten gespeichert. Es wird in dieser Schrift erwähnt, dass nicht nur Attribute, sondern auch neue Streckenabschnitte (Kanten) erstmalig zu der Wegenetzkarte hinzugefügt werden können und dass auch diese mit zusätzlichen Attributen ergänzt werden können. Ferner können gespeicherte Informationen durch Vergleich mit Informationen, die bei weiteren Fahrten gewonnen werden, auf ihre Zuverlässigkeit überprüft werden. Durch geeignete Gewichtung zwischen gespeicherter und aktueller Information kann die gespeicherte Information aktualisiert, verbessert und auch gelöscht werden, wodurch eine selbstaktualisierende Karte entsteht. Es versteht sich, dass auch für den Sonderfall, dass die Karte vor der ersten Fahrt mit dem Probefahrzeug leer ist, d.h. noch keine Wegenetz- oder Zusatzinformation entsteht, im Laufe nachfolgender Fahrten automatisch eine Wegenetzkarte erzeugt wird. Die gespeicherte Information kann bspw. zur Bereitstellung von Vorausschauinformation für Steuerungs- und Assistenzsysteme in dem Probefahrzeug verwendet werden.
In der DE 100 51 777 Al und in der DE 10 2005 049 458 Al wird ein Verfahren zur Prognose des Verkehrszustands und ein Verfahren zur Verbrauchsreduzierung unter Anwendung dieser Verkehrszustandsprognose offenbart. Mit einer Ortungseinheit wird die aktuelle Fahrzeugposition bestimmt. Ferner wird unter Verwendung von im Fahrzeug angeordneten Messeinrichtungen wenigstens ein Verkehrszustandsparame- ter, bestimmt. Durch Vergleich mit einer Mehrzahl von historischen Ganglinien, die in einer Datenbank gespeichert sind, wird diejenige gespeicherte Ganglinie ermittelt, die mit dem aktuellen Verkehrszustand am besten übereinstimmt. Die gefundene Ganglinie wird zur Vorhersage des Verkehrszustands, bspw. der Verkehrsdichte, auf dem voraus liegenden Streckenabschnitt verwendet, um Fahrzeugsysteme zur Fahrerassistenz, zur Verbesserung von Komfort und Sicherheit und zur Reduktion des Kraftstoffverbrauches vorausschauend zu steuern. Das Verfahren erfordert eine unveränderliche oder eine selbstaktualisierende digitale Karte, die im Fahrzeug angeordnet ist, sowie eine Datenbank, in der die historischen, vorab ermittelten Ganglinien gespeichert sind. Prinzipbedingt können mit dem Verfahren nur Infor- mationen zum Verkehrszustand, nicht jedoch Topographie-Informationen bereitgestellt werden.
Ein wesentlicher Nachteil der zitierten Verfahren auf der Basis digitaler Karten ist es, dass die voraus liegende Strecke, für die Vorausschau-Information bereit gestellt werden kann (Vorausschauhorizont), auf die Distanz bis zum jeweiligen Knotenpunkt beschränkt ist, weil ohne zusätzliche Mittel nicht vorhergesagt werden kann, welchen Streckenabschnitt (Kante) das Fahrzeug nach dem folgenden Knotenpunkt befahren wird. Insbesondere ist es nicht vorgesehen, Informationen über ausgewählte Routen, welche mehrere Knotenpunkte beinhalten, zu speichern oder diese Informationen von anderen Systemen, bspw. einem Navigationsgerät, zu beziehen. In Regionen mit hoher Straßendichte, z.B. urbanen Ballungsräumen, folgen Knotenpunkte in der Regel in kurzem Abstand aufeinander. Für Anwendungen, welche einen langen Vorausschauhorizont erfordern, ist das Verfahren nicht geeignet. Solche Anwendungen ergeben sich insbesondere dann, wenn eine Optimierung der Energieflüsse, der Auswahl einer von mehreren Antriebsquellen oder der Energiebetankung im Fahrzeug vorausschauend für lange Distanzen vorab geplant werden soll, bspw. bei Fahrzeugen mit einem Hybridantrieb, welche längere Teilstrecken mit Elektroan- trieb zurücklegen können (Full-Hybrid), bei reinen Elektrofahrzeugen oder bei Fahrzeugen mit mehreren Kraftstoffspeichern (z.B. für Flüssiggas und Benzin).
Weiterhin ist für viele Anwendungen nachteilig, dass Topografie-Ereignisse in der DE 199 16 967 Cl lediglich durch ihren Ort und ihre Länge beschrieben werden und dass die Stärke dieser Ereignisse lediglich durch Mittelwerte sowie Minimal- und Maximalwerte beschrieben wird. Bei der späteren, vorausschauenden Nutzung der Topographie-Information ist es bei dieser Art der Beschreibung nicht möglich, den Verlauf der Stärke in Abhängigkeit von der fortlaufenden Strecke zurückzugewinnen.
In der DE 10 2006 058 304 Al wird ein Verfahren offenbart, bei welchem wenigstens ein Fahrerassistenzsystem oder wenigstens ein Sensor in einem Fahrzeug Daten zu Ereignissen bereitstellt. Diese Daten werden zusammen mit dem Ort, an dem das Ereignis aufgetreten ist, gespeichert. Wenn sich das Fahrzeug einem der Orte, für die Ereignisse gespeichert wurden, erneut nähert, können die gespeicherten Daten vorausschauend für eine Warnung oder Information des Fahrers oder für einen Eingriff an der Bordelektronik genutzt werden.
Das Verfahren weist ähnliche Nachteile auf wie die oben zitierten Verfahren auf der Basis digitaler Karten. Insbesondere kann die Vorausschau-Information erst dann bereitgestellt werden, wenn sich das Fahrzeug wieder bis auf einen bestimmten Abstand an den Ort des gespeicherten Ereignisses annähert. Da die zeitlich-räumliche Abfolge der gespeicherten Ereignisse nicht gespeichert wird, ist eine Vorausschau, die mehr als ein Einzelereignis umfasst, nicht möglich.
Ebenfalls wird in der DE 199 38 261 eine Speicherung von automatisch erkannten oder vom Fahrer manuell eingegebenen Ereignissen gemeinsam mit dem Ort ihres Auftretens vorgenommen, wobei der Ereignisspeicher mit einem Navigationssystem verbunden ist. Dadurch kann ein gespeichertes Ereignis, welches sich auf der vom Navigationssystem vorgeschlagenen Route befindet, bei erneutem Befahren dieser Route vorhergesagt und zur Fahrerinformation oder für einen Fahrzeugeingriff verwendet werden. Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, dass für die Funktion ein Navigationssystem zwingend notwendig ist, und dass hierfür Kosten für die erstmalige Bereitstellung einer digitalen Karte und deren Aktualisierung entstehen. Nachteilig ist weiterhin, dass das Verfahren aufgrund der vorgesehenen manuellen Dateneingabe durch den Fahrer in der Praxis auf punktuelle Ereignisse wie Verkehrszeichen, Points of Interest, etc. beschränkt ist. Für die automatische Erkennung von Ereignissen sind vergleichsweise aufwändige Einrichtungen, insbesondere eine Kamera mit nachfolgender Bildverarbeitung, vorgesehen.
Weiterhin ist aus der DE 100 34 499 Al eine Vorrichtung bekannt, bei der Steuerungsinformationen für Fahrzeugsysteme, bspw. ein Kurvenlicht, als Zusatzinformationen in einer digitalen Karte gespeichert sind und bei Annäherung an einen Ort, für den eine Steuerungsinformation gespeichert ist, ausgegeben und für eine vorausschauende Steuerung des betreffenden Fahrzeugsystems genutzt werden kann. Die notwendige Information wird vorzugsweise beim Hersteller des Fahrzeugsystems erzeugt und vorab in der digitalen Karte gespeichert. Nachteilig ist bei diesem Verfahren wiederum, dass eine digitale Karte notwendig ist und dass die Vorausschauinformation vorab ermittelt und gespeichert werden muss.
Nachteilig bei den oben genannten Verfahren ist die Abhängigkeit von schnell veraltenden digitalen Karten, welche gegenwärtig viele benötigte Informationen nicht oder nur mit einer geringen Auflösung und Genauigkeit enthalten.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass kein Verfahren bekannt ist, welches die Bereitstellung hinreichend genauer Fahrsituationsdaten für eine vorausschauende Betriebszustandsplanung sowie die Ansteuerung elektronischer Systeme auch über lange, mehrfach befahrene Strecken ermöglicht, das diese Aufgabe mit geringen Kosten für Sensoren, Computer, Speicher und Rechenprogramme erfüllen kann und für dessen Funktion keine vorab ermittelten Daten bereit gestellt werden müssen, insbesondere weder digitale Wegenetzkarten noch Datenbanken mit Verkehrsdichte- Informationen oder ähnliches.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein System und ein Verfahren zu schaffen, dass eine Reduzierung des Energieverbrauchs durch eine vorausschauende Steuerung eines Fahrzeugs ermöglicht, ohne jedoch hohe Kosten zu verursachen.
Diese Aufgabe wird durch das System der eingangsgenannten Art dadurch gelöst, dass eine Einrichtung zur Ermittlung von Fahrsituations-Informationen für die Fahrstrecke auf der Basis der erfassten Fahrzustandsgrößen aufweist, wobei jede ermittelte Fahrsituations-Information zusammen mit der entsprechenden erfassten Position des Fahrzeugs in der Speichereinrichtung zur Bildung eines Fahrtprotokoll für die Fahrstrecke abgespeichert wird, und eine Einrichtung zur Ausgabe der Fahrsituations- Informationen des Fahrtprotokolls aus der Speichereinrichtung aufweist. Das erfindungsgemäße System erfasst während der Fahrt entlang einer Fahrstrecke einzelne Fahrzustandsgrößen, wie beispielsweise Beschleunigungs- und Geschwindigkeitsdaten, und ermittelt daraus sogenannte Fahrsituations-Informationen, wie beispielsweise „Änderung der Fahrtrichtung", „Änderung des Fahrwiderstands" oder „Anhalten". Diese Fahrsituations-Information wird zusammen mit der Positionsinformation des Fahrzeugs abgespeichert. Die so entlang der Fahrstrecke entstehenden Daten werden beispielsweise in Form einer verketteten Liste als Fahrtprotokoll abgespeichert. Ein Fahrtprotokoll ist folglich eine Abfolge von Fahrsituations- Information, die entlang einer Fahrstrecke in dieser Abfolge auftreten.
Im weiteren Verlauf der Anmeldung werden die Fahrsituations-Informationen kurz auch als Fahrsituationen bezeichnet.
Sobald diese Fahrstrecke wieder befahren wird, können die zuvor ermittelten und im Fahrtprotokoll dieser Fahrstrecke abgelegten Fahrsituations-Informationen zur Unterstützung des Fahrers und/oder direkt von den Steuer- und Regelsystemen des Fahrzeugs genutzt werden und zwar direkt vor Fahrtbeginn oder auch während der Fahrt. Der sogenannte Vorausschauhorizont geht also bis zum Fahrtziel.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Personenkraftwagen, insbesondere des niedrigen und mittleren Preissegments, jedoch auch Busse und Lastkraftwagen häufig auf wiederkehrenden Fahrstrecken bewegt werden. Aus einer Untersuchung des Deutschen Instituts für Wirtschaftsforschung (DIW) ist bekannt, dass in Westeuropa 34 % aller Fahrten mit PKW den Weg zur Arbeit oder Ausbildung zum Zweck haben, und dass weitere 24 % auf das Einkaufen entfallen. Dies legt die Schlussfolgerung nahe, dass PKW eine geringe Anzahl von Strecken häufig wiederholt befahren. Ähnliches gilt für die LKW von Fuhrunternehmen im Linienverkehr und im zyklischen Verteilerverkehr und insbesondere für Linienbusse.
Des Weiteren liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass die Sensoren, welche zur Erkennung der vorgenannten Fahrsituationen erforderlich sind, bereits heute in der Mehrzahl aller neu zugelassenen Fahrzeuge vorhanden sind. Hierbei sind insbesondere die Sensoren von Bedeutung, die als Bestandteile einer Fahrdynamikregelung (z.B. bekannt unter dem Markennamen ESP) bereits in mehr als 70% der in der EU neu zugelassenen PKW vorhanden sind.
Wenn für diejenigen Strecken, die von einzelnen Fahrzeugen am häufigsten befahren werden, hinreichend genaue Vorausschauinformationen bereitgestellt werden, kann folglich für einen erheblichen Teil der Gesamtfahrleistung eine Optimierung durchgeführt werden.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nun eine vorausschauende Regelung oder Steuerung von elektronischen Systemen des Fahrzeugs möglich. Dies gilt insbesondere für die Optimierung der Steuerung von Fahrzeugantrieben mit automatischen Komponenten zur Leistungsbereitstellung und Kraftübertragung, jedoch auch und insbesondere bei Fahrzeugen mit mehreren Antriebsquellen, beispielsweise bei Elektro- und Hybrid-Fahrzeugen sowie bei Fahrzeugen, die mit mehreren Kraftstoffarten betrieben werden können.
Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Vorrichtung dem Fahrer Informationen über voraus liegende Fahrsituationen oder konkrete Handlungsvorschläge zur Kenntnis bringen, um ihn bei der Fahraufgabe zu unterstützen. Ein Beispiel hierfür ist die Empfehlung, frühzeitig Gas wegzunehmen, wenn eine Verringerung der Geschwindigkeit notwendig ist (beispielsweise vor einer engen Kurve), oder eine zugkraftoptimale Gangempfehlung bei einem Nutzfahrzeug.
Bezüglich der Optimierung der Fahrleistungen, des Energieverbrauches, des Fahrkomforts oder der Reichweite ist es von großem Nutzen, wenn die Position und Reihenfolge der zukünftig zu erwartenden Fahrsituationen möglichst frühzeitig und für einen möglichst großen Anteil der voraussichtlich zu befahrenden Route bekannt sind. Von Interesse sind bspw. Änderungen der Fahrtrichtung, der veränderte Fahrwiderstand an Steigungen, Gefällen oder aufgrund unterschiedlicher, den Rollwider- stand beeinflussender Fahrbahntypen sowie Teilstrecken, innerhalb derer aufgrund gesetzlicher Begrenzungen oder aufgrund des Verkehrsumfelds eine verminderte Fahrgeschwindigkeit zu erwarten ist.
Im besten Fall kann bei vollständiger Kenntnis der Abfolge dieser Situationen bereits zu Beginn der Fahrt eine Ermittlung der günstigsten Betriebsparameter für die gesamte zu befahrende Strecke erfolgen, wobei während der Fahrt bei Bedarf Korrekturen aufgrund der tatsächlichen Handlungen des Fahrers vorgenommen werden können. Zusätzlich zu der Information, welche Art von Fahrsituation eintreten wird, ermöglicht eine Kenntnis der voraussichtlichen quantitativen Eigenschaften dieser Fahrsituation, z.B. der Verlauf der Bahnkrümmung oder des Fahrwiderstandes in Abhängigkeit vom zurückgelegten Weg, eine präzise Ansteuerung von Antriebskomponenten während der Fahrt.
So kann beispielsweise bei einem Fahrzeug mit Hybridantrieb vorab geplant werden, welche Anteile der Antriebs- und Bremsleistung von dem Verbrennungsmotor und von der Elektromaschine in Abhängigkeit von der Art und Abfolge der Fahrsituationen und deren quantitativer Ausprägung erbracht werden soll, um den Energieverbrauch für die gesamte Fahrt zu minimieren oder um die Lebensdauer der Traktionsbatterie zu erhöhen. Ähnliche Möglichkeiten ergeben sich für eine präzise Vorausberechnung des Energiebedarfs und damit der Reichweite von Elektrofahrzeugen sowie bei der Verwendung von gasförmigen oder anderen unkonventionellen Kraftstoffen, insbesondere in Regionen, in denen die Dichte des Tankstellennetzes für solche Kraftstoffe gering ist.
Um diese Vorausschau auch in Fahrzeugen des niedrigen und mittleren Preissegments zu ermöglichen, werden die Vorausschau-Informationen mit möglichst geringem Aufwand an Rechenleistung und Speicherplatz sowie ohne die Verwendung kostenpflichtiger Daten erzeugt und bereitgestellt. Vielmehr können die vielen in einem Fahrzeug bereits vorhandenen Sensoren zur Erfassung von Fahrzustandsgrö- ßen verwendet werden. Im Vergleich zu bisherigen Systemen, die Karteninformationen benützen, findet eine Aufteilung in Teilstrecken und der Aufbau eines Wegenetzes mit Knotenpunkten und Kanten erfindungsgemäß nicht statt. Es ist also nicht Aufgabe der erfindungsgemäßen Vorrichtung, eine Wegenetzkarte zu erzeugen oder eine vorhandene Wegenetzkarte zu modifizieren oder zu ergänzen.
Vielmehr werden erfindungsgemäß die Fahrsituationen lediglich bezüglich ihrer Wirkung auf das Fahrzeug erfasst und gespeichert. Beispielsweise ist es erfindungsgemäß weder vorgesehen noch notwendig, zwischen einer Kurve und einem Abbiegevorgang zu unterscheiden, da beide Ereignisse aus fahrdynamischer Sicht vergleichbare Wirkungen am Fahrzeug erzeugen (z.B. eine erhöhte Giergeschwindigkeit). Dies ist erfindungsgemäß mit einfacher Sensorik möglich.
Selbstverständlich kann die Sensoreinrichtung auch andere bisher nicht genannte Sensoren umfassen, die bspw. eine Umgebungserfassung durchführen. Solche Sensoren können beispielsweise in Radarsystemen oder optischen Erfassungssystemen, wie Kameras, Lidar, etc., gesehen werden. Diese Sensoren erlauben die Erzeugung höher- wertiger, nicht fahrzeugbezogener Informationen und ermöglichen die Erkennung weiterer Situationen und Ereignisse, die als Fahrsituationen im Fahrtprotokoll abgespeichert werden können.
Unter der Voraussetzung, dass eine bereits gespeicherte Abfolge von Fahrsituationen bei erneutem Befahren entweder vom Fahrer oder von einer weiteren, im Fahrzeug vorhandenen automatischen Einrichtung korrekt ausgewählt wird, ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Bereitstellung von Vorausschauinformationen über die gesamte Distanz einer Fahrstrecke, falls für diese Fahrstrecke eine Abfolge von Fahrsituationen gespeichert ist.
Einer der wesentlichen Vorteile der Erfindung ist es, dass die gestellte Aufgabe unter Verwendung einfacher Sensoren und Informationen, die ohnehin serienmäßig in vielen modernen Kraftfahrzeugen vorhanden sind, gelöst wird, ohne dass zusätzliche, vorab ermittelte Daten insbesondere zu einem Wegenetz oder zu Kurvenradien, Steigungen, Verkehrsdichte oder Ähnlichem, notwendig sind. Vielmehr erkennt die erfindungsgemäße Vorrichtung während der Fahrt auftretende Fahrsituationen und speichert eine Mehrzahl aufeinander folgender Fahrsituationen als Fahrtprotokoll in einem Speicher. Mit jeder Fahrsituation werden zusätzlich der Zeitpunkt und der geographische Ort des Auftretens gespeichert. Weiterhin wird für jede Fahrsituation zusätzlich mindestens ein Ordnungsmerkmal gespeichert, welches es ermöglicht, die Abfolge der Fahrsituationen innerhalb eines Fahrtprotokolls sowie die Wegstrecke, die jeweils seit der zuletzt gespeicherten Fahrsituation zurückgelegt wurde, zu ermitteln. Des Weiteren wird der quantitative Verlauf jeder erkannten Fahrsituation durch eine geeignete mathematische Funktion angenähert und die resultierenden Parameter dieser Annäherung ebenfalls mit der Fahrsituation gespeichert. Zugunsten eines geringen Speicherbedarfs werden nur solche Fahrsituationen gespeichert, die für den späteren vorausschauenden Betrieb nützlich sind, und es werden nur so viele Parameter gespeichert, dass eine für die spätere Anwendung hinreichend genaue Wiederherstellung des quantitativen Verlaufs einer Fahrsituation möglich ist.
Bei erneutem Auftreten von gespeicherten Fahrsituationen werden die gespeicherten Daten aktualisiert oder präzisiert. Wenn bekannt ist, dass für die aktuell durchgeführte Fahrt bereits früher ein entsprechendes Fahrtprotokoll gespeichert wurde, können gespeicherte Fahrsituationen bereits frühzeitig vor deren erwartetem erneutem Eintreten aus dem gespeicherten Fahrtprotokoll abgerufen werden und ermöglichen die vorausschauende Beeinflussung der Betriebszustände ausgewählter Kfz- Komponenten (im Folgenden zusammenfassend als Vorausschaudaten-Verbraucher bezeichnet) sowie die Bereitstellung von Informationen für den Fahrer. Dabei werden entweder Steuerbefehle über eine geeignete Schnittstelle, insbesondere ein Datennetzwerk, zu den Vorausschaudaten-Verbrauchern gesendet oder der Fahrer wird über eine geeignete Mensch-Maschine-Schnittstelle in geeigneter Weise informiert. Es versteht sich, dass hiermit auch die Vorausplanung der Betriebsparameter für eine gesamte gespeicherte Fahrt möglich ist. Wenn nicht bekannt ist, ob die aktuelle Fahrt mit einer als Fahrtprotokoll bereits früher gespeicherten Fahrt übereinstimmt, so wird die erkannte Abfolge von Fahrsituationen als neues Fahrtprotokoll gespeichert. Nach Beendigung dieser Fahrt kann durch Vergleich des neuen Fahrtprotokolls mit früher gespeicherten Fahrtprotokollen festgestellt werden, ob eine hinreichend genaue Übereinstimmung vorliegt. In diesem Fall kann das neue Fahrtprotokoll entweder verworfen oder für eine Verbesserung des gespeicherten Fahrtprotokolls genutzt werden.
Weiterhin kann vorgesehen werden, dass ein gespeichertes Fahrtprotokoll, welches innerhalb eines vorgebbaren Zeitraums nur selten oder überhaupt nicht erneut erkannt wird, aus dem Speicher gelöscht wird, um Speicherplatz zu sparen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch von einem Verfahren gelöst, das folgende Schritte aufweist: Erfassen von Fahrzustandsgrößen entlang einer Fahrstrecke; Erfassen der Position des Fahrzeugs entlang der Fahrstrecke; Ermitteln von Fahrsituations- Informationen für die Fahrstrecke auf der Basis der erfassten Fahrzustandsgrößen, und Abspeichern der ermittelten Fahrsituations-Informationen für die Fahrstrecke zusammen mit der jeweiligen Position des Fahrzeugs auf der Fahrstrecke in einer Speichereinrichtung zur Bildung eines Fahrtprotokolls.
Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt die gleichen Vorteile, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bereits beschrieben wurden. Es wird deshalb auf das bereits Gesagte verwiesen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind die in den Unteransprüchen genannten Merkmale auch alleine ohne die anderen Merkmale des jeweiligen Unteranspruchs verwendbar.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren beispielhaft beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäße Vorrichtung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Signalverarbeitung der Erfindung; und
Fig. 3 einen beispielhaften Aufbau eines Fahrtprotokolls.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Erfassung und Bereitstellung von Informationen über Fahrsituationen entlang einer Fahrstrecke, wobei sich diese Vorrichtung vollständig innerhalb eines Fahrzeugs 2 befindet. Ein Positionsbestimmungssystem 11 ermittelt laufend den Ort, an dem sich das Fahrzeug befindet und übermittelt diesen Ort an eine Rechnereinheit bzw. Computer 20. Weiterhin kann das Positionsbestimmungssystem Informationen über die Bewegungsrichtung und die Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs ausgeben. Eine Uhr 12 übermittelt die aktuelle Zeit und das kalendarische Datum an den Computer 20. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist diese Uhr als Bestandteil des Positionsbestimmungssystems 11 ausgeführt, da insbesondere satellitengestützte Positionsbestimmungssysteme wie GPS die Uhrzeit und das Datum von Satelliten empfangen und ausgeben können. Das Positionsbestimmungssystem 11 kann wiederum entweder als eigenständige Komponente ausgeführt sein oder in einer vorteilhaften Ausgestaltung Bestandteil eines weiteren Fahrzeugsystems sein, beispielsweise eines Mobiltelefons mit ortsbasierter Notruf-Funktion. Weiterhin ist ein Sensor 13 für die Messung der Drehgeschwindigkeit des Fahrzeugs um seine vertikale Achse (Gierrate) vorhanden, welcher in Verbindung mit dem Positionsbestimmungssystem 11 eine Erkennung und Quantifizierung von Fahrsituationen ermöglichen, bei denen einer Änderung der Fahrtrichtung eintritt. Insbesondere dann, wenn die Fahrgeschwindigkeit nicht mit ausreichender Genauigkeit aus dem Signal des Positionsbestimmungssystems ableitbar ist, kann zusätzlich ein Sensor für die Fahrzeuggeschwindigkeit 14 vorgesehen werden.
Weiterhin wird von einer, in nahezu allen neuen Fahrzeugen vorhandenen Motorsteuerung 15 die aktuelle Motordrehzahl und die Motorlast an den Computer 20 übermittelt. In Verbindung mit einem Geschwindigkeitssignal kann die notwendige Antriebskraft abgeschätzt werden, um Fahrsituationen mit erhöhtem oder verringertem Fahrwiderstand zu erkennen und zu quantifizieren. Zur Verbesserung dieser Abschätzung, insbesondere wenn die Masse des Fahrzeugs nicht bekannt ist, oder wenn das Lastsignal von der Motorsteuerung ungenau ist, kann zusätzlich ein weiterer Sensor 16 für die Fahrzeuglängsbeschleunigung oder für die Fahrzeugneigung in Längsrichtung vorgesehen werden, z.B. um den Anteil von Steigungen an dem Fahrwiderstand zu ermitteln.
Die Motorsteuerung 15 kann auch eine Mehrzahl von Steuergeräten umfassen, insbesondere wenn in dem Fahrzeug mehr als ein Antriebsaggregat vorhanden ist, beispielsweise bei einem Hybridfahrzeug.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sind die Sensoren für die Gierrate, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Längsbeschleunigung als Bestandteile eines ohnehin vorhandenen Fahrzeugsystems ausgeführt, insbesondere einer Fahrdynamikregelung (beispielsweise unter dem Markennamen ESP bekannt). Alle Informationen, die von in der Sensoreinrichtung 10 enthaltenen Komponenten zu dem Computer 20 übermittelt werden, werden im Folgenden unter dem Begriff Rohdaten zusammengefasst. Weiterhin ist der Computer 20 mit einer Vorrichtung 60 zur Auswahl eines gespeicherten Fahrtprotokolls verbunden. Diese Vorrichtung verfügt über eine Mensch- Maschine-Schnittstelle, mit deren Hilfe der Fahrer das Protokoll einer gespeicherten Fahrt aus einer Mehrzahl von Fahrtprotokollen auswählen kann. Zusätzlich kann vorgesehen werden, dass der Fahrer für eine gespeicherte Fahrt eine Bezeichnung vergeben kann, z.B. "Wohnung- Arbeitsplatz".
Die Vorrichtung 60 kann Bestandteil einer im Fahrzeug ohnehin vorhandenen Ein- und Ausgabevorrichtung sein, beispielsweise eines Bordcomputers.
Die Ein- und Ausgabe der Vorrichtung 60 kann wahlweise als optische Anzeige mit Eingabemöglichkeit über Tasten oder über einen berührungsempfindlichen Bildschirm, als Sprachein- und Ausgabe oder auf andere Weise ausgestaltet sein kann.
Bei einer sinnvollen Weiterbildung des Verfahrens kann die Vorrichtung 60 so ausgestaltet sein, dass die Erkennung und Auswahl eines gespeicherten Fahrtprotokolls bereits zum Beginn der Fahrt durch ein automatisches System vorgenommen wird, wobei hierfür bekannte Verfahren zum Einsatz kommen können, wie bspw. aus DE 10 2004 036 825 Al, DE 103 53 680 Al, oder US 2006/017 88 24 Al bekannt.
Auf dem Computer 20 wird ein Computerprogramm ausgeführt, welches zur Durchführung des in Fig. 2 und Fig. 3 näher beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist. Der Computer 20 ist mit einem Speicher 30 verbunden, in dem Fahrsituationen und Fahrtprotokolle gespeichert und wieder abgerufen werden können. Der Speicher 30 ist so ausgestaltet, dass die gespeicherten Informationen auch nach dem Ende einer Fahrt und dem Abstellen des Fahrzeugs gespeichert bleiben, beispielsweise als Flash- Speicher.
In vorteilhafter Ausgestaltung sind der Computer 20 und der Speicher 30 Bestandteile eines ohnehin im Fahrzeug vorhandenen elektronischen Systems, beispielsweise eines Bordcomputers oder eines Steuergerätes. Es versteht sich, dass die in Fig. 1 dargestellten Verbindungen zwischen den Komponenten wahlweise mittels direkter Leitungen, mittels eines Datennetzwerks (Bussystem) oder mittels drahtloser Verbindungseinrichtungen (z.B. Bluetooth) ausgeführt sein können.
Es wird nun nachfolgend auf Fig. 2 Bezug genommen. Im Computer 20 werden die von der Sensoreinrichtung 10 bereitgestellten Rohdaten verarbeitet, sobald diese Daten zur Verfügung stehen, was in der Regel der Fall ist wenn die Fahrzeug- Elektronik aktiviert wird. Die Verarbeitung der gelieferten Rohdaten durch den Computer kann in die drei Verarbeitungsschritte "Erkennen", "Verbessern" und "Vorausschauen" aufgeteilt werden, die im Folgenden beschrieben werden. In einer Ausgestaltung der Erfindung wird jeder der genannten Verarbeitungsschritte in einem eigenen Rechenprozess realisiert, wobei die Rechenprozesse gleichzeitig ausgeführt werden können, und wobei Daten mittels der Datenübergabe 6 zwischen den Rechenprozessen ausgetauscht werden können, beispielsweise indem vorgesehen wird, dass alle Rechenprozesse einen gemeinsam genutzten Speicher beschreiben und lesen können.
Zunächst werden alle Rohdaten in einem Rohdatenspeicher 21 gespeichert. Ab dem Beginn der Rohdatenspeicherung werden diese gespeicherten Daten von dem im Computer 20 des erfindungsgemäßen Systems ablaufenden Rechenprozess "Erkennen" 22 fortwährend auf Merkmale überprüft, die für relevante Fahrsituationen charakteristisch sind. Die Merkmale werden durch die Kombination aus Daten von mindestens einem der Sensoren 10 gebildet. Eine relevante Fahrsituation im Sinne des erfindungsgemäßen Systems ist ein zeitlich und räumlich abgrenzbares Ereignis, welches durch Beobachtung der Verläufe von zwischengespeicherten Rohdaten 21 erkannt werden kann.
Beispiele für Klassen von Fahrsituationen im Sinne dieser Definition sind: • Fahrtrichtungsänderung, verursacht z.B. durch Befahren einer Kurve, Abbiegen, Ein- und Ausfahren aus einer Autobahn
• Veränderter Fahrwiderstand, verursacht z.B. durch Steigung / Gefälle, Wechsel des Fahrbahnbelags
• Beschleunigung oder Verzögerung auf eine neue Zielgeschwindigkeit und Fahrt mit dieser neuen Zielgeschwindigkeit, verursacht z.B. durch eine Änderung der zulässigen Höchstgeschwindigkeit, eine Verengung der Fahrbahn oder ähnliches
• Anhaltesituation, verursacht z.B. durch die Annäherung an eine Kreuzung, eine Lichtsignalanlage, beim Erreichen des Fahrtziels, oder ähnliches
Eine relevante Fahrsituation gemäß dieser Definition wird gemäß Fig. 3 durch folgende Informationen beschrieben: a) eine Fahrsituationsklasse aus einer Mehrzahl von Fahrsituationsklassen, welcher das Ereignis zugeordnet wird, b) den Ort, an dem sich das Fahrzeug am Beginn einer Fahrsituation befunden hat, angegeben in einem erdfesten Koordinatensystem, c) das kalendarische Datum und die Uhrzeit bei Beginn der Fahrsituation sowie die Zeitdauer zwischen Beginn und Ende einer Fahrsituation, d) einen Zähler, welcher angibt, wie oft das Fahrzeug eine gespeicherte Fahrsituation am selben Ort erkannt hat, e) eine Zuverlässigkeits-Kennzahl, welche umso größer ist, je öfter die Fahrsituation am gleichen Ort wiedererkannt wurde, und je genauer die Parameter der aktuell erkannten Fahrsituation mit den Parametern der früher gespeicherten Fahrsituation übereinstimmen, f) wenigstes ein Ordnungsmerkmal, das eine Beziehung zwischen der Fahrsituation und weiteren gespeicherten Fahrsituationen herstellt und es bei späteren Fahrten ermöglicht, festzustellen, in welcher zeitlichen Reihenfolge und nach welcher Fahrstrecke die jeweils nächsten Situationen voraussichtlich eintreten werden und g) zusätzliche Informationen zu der Fahrsituation, welche aus den Rohdaten erzeugt werden und welche die Fahrsituation genauer beschreiben, und welche im Folgenden als Parameter der Fahrsituation bezeichnet werden, beschrieben.
Die Anzahl und Bedeutung dieser Parameter ist abhängig von der Fahrsituationsklas- se und von der Art und Weise, in der die Information genutzt werden soll. Die Anzahl der Parameter kann auch null betragen. Erfindungsgemäß werden für jede Fahrsituation nur wenige Parameter gespeichert, um den Speicherplatzbedarf gering zu halten. In der Regel werden die Parameter als Koeffizienten von mathematischen Näherungsfunktionen, z.B. von Polynomen, oder als statistische Größen, z.B. Minimal- oder Maximalwert, gespeichert.
Sobald eine relevante Fahrsituation 22 erkannt wurde, werden die vorstehend beschriebenen Informationen a) bis g) zu einem Fahrsituations-Datensatz zusammenge- fasst. Die zu der Fahrsituation gehörenden Rohdaten im Rohdatenspeicher 21 sind nicht Bestandteil dieses Fahrsituations-Datensatzes und werden nach der Bildung des Fahrsituations-Datensatzes gelöscht.
Sobald ein neuer Fahrsituations-Datensatz im Zwischenspeicher vorhanden ist, wird dies dem Rechenprozess "Verbessern" 23 signalisiert. Dieser prüft, ob die neu erkannte Fahrsituation am gleichen Ort bereits zu einem früheren Zeitpunkt eingetreten war. Hierzu wird der neue Fahrsituationsdatensatz mit weiteren Fahrsituations- Datensätzen verglichen, die in dem aktuell ausgewählten, in dem Speicher 30 gespeicherten, Fahrtprotokoll enthalten sind. Verglichen werden hierbei i) die Fahrsituati- onsklasse, ii) wenigstens eine Information, die es ermöglicht festzustellen, ob der frühere und der aktuelle Ort des Auftretens übereinstimmen und, bei zeitabhängige Fahrsituationen, iii) wenigstens eine Information, die es ermöglicht festzustellen ob das Zeitmerkmal der gespeicherten Fahrsituation mit des aktuellen Zeitpunkt des Auftretens hinreichend genau übereinstimmen (z.B. bezüglich der Uhrzeit oder des Wochentags). Wenn der Vergleich ergibt, dass die neu erkannte Fahrsituation am gleichen Ort und, bei zeitabhängigen Fahrsituationen, mit hinreichend genau übereinstimmendem Zeitmerkmal, bereits früher aufgetreten war, so wird aus dem Datensatz der neu erkannten Fahrsituation und dem Datensatz der früher gespeicherten Fahrsituation ein modifizierter Datensatz durch eine gewichtete Zusammenführung der Datensätze gebildet. Anschließend wird im Fahrtprotokollspeicher 30 der alte Datensatz durch den modifizierten Datensatz ersetzt. Hierbei wird auch der Situationszähler um eins erhöht und die Qualitätskennzahl neu berechnet.
Bei zeitabhängigen Fahrsituationen werden mehrere Sätze von Parametern erzeugt, die sich durch ein zusätzliches, zeitbezogenes Merkmal unterscheiden, z.B. für verschiedene Tageszeiten (morgens, mittags, usw.), für verschiedene Wochentage oder für verschiedene Jahreszeiten.
Wenn der Vergleich ergibt, dass die neu erkannte Fahrsituation am gleichen Ort früher noch nicht eingetreten war, so wird ein neuer Datensatz für die neu erkannte Fahrsituation angelegt und in das ausgewählte Fahrtprotokoll eingefügt.
Um festzustellen ob gespeicherte Fahrsituationen im weiteren Verlauf der aktuellen Fahrt voraussichtlich erneut eintreten werden, wird ein weiteres Computerprogramm 24 aktiviert, dessen Aufgabe es ist, die räumlich-zeitliche Abfolge der Fahrsituationen zu ermitteln, welche in dem ausgewählten, in dem Speicher 30 vorhandenen Fahrtprotokoll enthalten sind. Dies erfolgt, indem das mit jeder Fahrsituation gespeicherte Ordnungsmerkmal „zurückgelegte Fahrstrecke" ausgewertet wird. Wenn die Gesamtheit der zu den Fahrsituationen gespeicherten Qualitätsmerkmale auf eine ausreichende Qualität der Daten in einem gespeicherten Fahrtprotokoll hinweist, so wird mindestens eine dieser räumlich geordneten Fahrsituationen über eine Datenleitung 6 den Vorausschauverbrauchern 40 für einen vorausschauenden Betrieb übermittelt. Weiterhin kann für den Fahrer 1 ebenfalls Vorausschau-Information über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 50 bereitgestellt werden. Die Übermittlung erfolgt entweder auf Anfrage des Vorausschau-Verbrauchers oder automatisch, z.B. in Ab- hängigkeit von der mutmaßlichen Entfernung, die das Fahrzeug noch bis zu mindestens einer erwarteten Fahrsituation zurückzulegen hat, oder in vorgebbaren Zeitabständen.
Einzelne gespeicherte Fahrsituationen können vom Computer 20 selbsttätig wieder aus dem Speicher 30 gelöscht werden, wenn der Zeitpunkt, an dem eine Fahrsituation erstmals erkannt oder wenn die letzte Wiedererkennung länger zurückliegt als ein vorgebbarer Zeitraum (veraltete Fahrsituation). Zusätzlich kann das mit der Fahrsituation gespeicherte Zuverlässigkeitsmerkmal für die Entscheidung herangezogen werden, ob eine Fahrsituation gelöscht wird. Des Weiteren können gespeicherte Fahrtprotokolle vom Computer 20 selbsttätig wieder aus einem Speicher 30 gelöscht werden, wenn diese innerhalb eines vorgebbaren Zeitraums nicht erneut ausgewählt wurden. Diese Vorgehensweise ermöglicht es, dass der Speicherplatzbedarf in dem Speicher 30 nicht durch selten auftretende oder unsichere Einträge immer weiter ansteigt.
Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems ermöglichen Sensoren für Umgebungserfassung, bspw. Radar, Kamera, etc., in der Sensoreinrichtung 10 die Erzeugung höherwertiger, nicht fahrzeugbezogener Informationen und ermöglicht in dem Rechenprozess 22 die Erkennung weiterer Situationen und Ereignisse.
In Fig. 3 ist beispielhaft ein Fahrtprotokoll des erfindungsgemäßen Systems dargestellt. Im Fahrtprotokoll wird die räumlich-zeitliche Abfolge der erkannten Fahrsituationen festgehalten. Die erkannten und im Speicher gespeicherten Fahrsituationen werden mit den zugeordneten Informationen Uhrzeit und Wochentag des Erkennens der Situation, geographische Position der erkannten Fahrsituation, Beschreibung der quantitativen Ausprägung der Fahrsituation (Parameter) und einem Ordnungsmerkmal, basierend auf der zurückgelegten Fahrstrecke, eindeutig im Fahrtprotokoll abgebildet.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Erfassung und Bereitstellung von Informationen über Fahrsituationen entlang einer Fahrstrecke mit
einer Sensoreinrichtung zur Erfassung von Fahrzustandsgrößen entlang der Fahrstrecke;
einer Einrichtung zur Erfassung der Position des Fahrzeugs entlang der Fahrstrecke;
einer Speichereinrichtung zur Speicherung der erfassten Fahrzustandsgrößen und/oder daraus abgeleitete Daten sowie der jeweils erfassten Position des Fahrzeugs;
gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zur Ermittlung von Fahrsituations-Informationen für die Fahrstrecke auf der Basis der erfassten Fahrzustandsgrößen, wobei jede ermittelte Fahrsituations-Information zusammen mit der entsprechenden erfassten Position des Fahrzeugs in der Speichereinrichtung zur Bildung eines Fahrtprotokolls für die Fahrstrecke abgespeichert wird, und
eine Einrichtung zur Ausgabe der Fahrsituations-Informationen des Fahrtprotokolls aus der Speichereinrichtung.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung zur Erfassung von mindestens einer Fahrzustandsgröße einen Lenk- winkelsensor, Längsbeschleunigungs-, Querbeschleunigungs-, Fahrgeschwin- digkeits-, Raddrehzahl- und/oder Giergeschwindigkeitssensor aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoreinrichtung eine Motorsteuerung zugeordnet ist, um Motorzustands- größen, vorzugsweise Motordrehzahl und/oder Motorlast zu erhalten.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Uhr, die eine Uhrzeit und/oder ein Datum bereitstellt, die zusammen mit jeder Fahrsi- tuations-Information als ein Datensatz abgespeichert werden.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Erfassung der Position des Fahrzeugs ein satellitengestütztes Positionserfassungssystem, insbesondere ein GPS-System um- fasst.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Ausgabe einer Fahrsituations-Information eine Datenschnittstelle aufweist, über welche die gespeicherten Daten an Verbraucher, insbesondere Steuerungs- oder Regelungseinrichtungen für Kraftfahrzeugkomponenten übertragen werden.
7. Verfahren zur Erfassung und Bereitstellung von Informationen über Fahrsituationen entlang einer Fahrstrecke mit den Schritten:
Erfassen von Fahrzustandsgrößen entlang einer Fahrstrecke;
Erfassen der Position des Fahrzeugs entlang der Fahrstrecke;
Ermitteln von Fahrsituations-Informationen für die Fahrstrecke auf der Basis der erfassten Fahrzustandsgrößen, und Abspeichern der ermittelten Fahrsituations-Informationen für die Fahrstrecke zusammen mit der jeweiligen Position des Fahrzeugs auf der Fahrstrecke in einer Speichereinrichtung zur Bildung eines Fahrtprotokolls.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrsituations- Informationen, die während einer Fahrt eintreten, in der Reihenfolge ihres Auftretens zu dem Fahrtprotokoll zusammengefügt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die im Fahrtprotokoll abgespeicherten Fahrsituations-Informationen aus der Speichereinrichtung ausgegeben werden, wenn die Fahrstrecke erneut befahren wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
dass für jeder erkannte Fahrsituation eine Fahrsituationsklasse bestimmt und zusammen mit der Fahrsituation gespeichert wird, dass die geographische Position, vorzugsweise auch der Zeitpunkt des letzten Auftretens zusammen mit jeder erkannten Fahrsituation gespeichert werden,
dass zusätzlich mit jeder Fahrsituation Parameter gespeichert werden können, die den Verlauf der Fahrsituation quantitativ beschreiben, und/oder
dass wenigstens ein Ordnungskriterium und Qualitätsmerkmal gebildet und mit jeder Fahrsituation gespeichert wird, welche die Feststellung ermöglicht, in welcher Reihenfolge die gespeicherten Fahrsituationen im weiteren Verlauf der Fahrt voraussichtlich eintreten werden bzw. mit welcher Wahrscheinlichkeit die gespeicherte Fahrsituation eintreten wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass automatisch erkannt wird, wenn sich das Fahrzeug erneut an eine gespeicherte Fahrsituation annähert, und/oder dass die gespeicherten Informationen immer dann automatisch korrigiert und verbessert werden, wenn während der aktuellen Fahrt festgestellt wird, dass die jeweils letzte erkannte Fahrsituation am gleichen Ort bereits bei einer früheren Fahrt erkannt und gespeichert wurde.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mit jeder erkannten Fahrsituation mehrere Sätze von Kennwerten gebildet und gespeichert werden, die durch ein zusätzlich gebildetes und gespeichertes zeitbezogenes Merkmal unterschieden werden können, beispielsweise die Tageszeit, den Wochentag oder die Jahreszeit.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrer zusätzlich über eine mit einem Computer verbundene Eingabevor- richtung den Beginn und das Ende einer Fahrt signalisieren und für das daraus entstehende Fahrtprotokoll einen Namen vergeben und/oder ändern kann, und dass der Fahrer über die Eingabevorrichtung ein gespeichertes Fahrtprotokoll auswählen kann, aus dem Vorausschau-Informationen bereitgestellt werden sollen.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass gespeicherte Fahrsituations-Informationen, die selten aufgetreten sind, nach Ablauf einer vorgebbaren Zeit automatisch aus einem Fahrtprotokoll entfernt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die von einer Mehrzahl von Fahrzeugen erfassten und gespeicherten Fahrsituationen und/oder Fahrtprotokolle innerhalb einer Mehrzahl von Fahrzeugen, die überwiegend auf einem gemeinsamen Streckennetz bewegt werden, ausgetauscht werden.
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