DE19810126A1 - Verfahren zur rechnergestützten Routenfindung für Fahrzeugführer - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur rechnergestützten Routenfindung für Fahrzeugführer, insbesondere zur Unterweisung eines Fahrzeugführers bei der Zielfindung, das unter Berücksichtigung aller aktuellen Verkehrsinformationen eine dynamische verkehrs- und straßensituationsabhängige Routenberechnung und die Darstellung von Verkehrsbehinderungen sowohl beim fließenden als auch beim ruhenden Verkehr ermöglicht. Ein Teil des Straßennetzes und die Informationen zu diesem Straßennetz, einschließlich deren geographische Repräsentation, werden über einen Sender, als attributiertes klassifiziertes Netz und als Knoten/Kanten-Modell verarbeitet, ausgestrahlt, wobei die Informationen zum Straßennetz den Kanten des Netzes zugeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur rechnergestützten Routenfindung für Fahrzeugführer, insbesondere zur Unterweisung eines Fahrzeugführers bei der Zielfindung unter Beachtung von Nebenbedingungen wie z. B. Umfahren von Staus, Wahl von gut ausgebauten und wenig befahrenen Straßen, Fahrzeugeigenschaften, Eigenschaften der Ladung Beschilderung, wie LKW-Überholverbote, LKW-Fahrverbote etc.

Es sind Verfahren und Einrichtungen bekannt, bei denen die Routenermittlung unter Berücksichtigung von Nebenbedingungen erfolgt und zur Information an den Fahrzeugführer genutzt wird.

Für solche Verfahren und Einrichtungen gibt es zwei Kategorien.

Die erste Kategorie geht von einem zentralisierten Ansatz aus, bei dem im Fahrzeug Start und Zielpunkt definiert werden. Die Routenbestimmung erfolgt in einer Zentrale über einen Verkehrsleitrechner oder in Kooperation zwischen fahrzeugseitiger Einheit und Zentrale.

Derartige Einrichtungen und Verfahren sind in der DE-OS 195 47 574 bzw. in der DE-OS 195 39 641 beschrieben.

Danach werden nach der DE-OS 195 47 574 mit Hilfe mindestens eines Funkübertragungssystems Daten sowie verkehrsrelevante Informationen zwischen einem Fahrzeug und einer Zentraleinheit übermittelt, und in einer Datenverarbeitungseinheit der Zentraleinheit und/oder einer Datenverarbeitungseinheit des Fahrzeugs wird mindestens eine Fahrtroute berechnet. Damit soll ein bidirektionaler Informationsfluß zwischen dem Fahrzeug und der Leit- und Informationszentrale sowie die ständige Bereitstellung von aktuellen Informationen, wie Streckenzustand, Baustellen, Verkehrsdichte u.ä. für den Fahrer garantiert werden. Neben der Bereitstellung dieser Informationen sind auch weitere Dienste wie Hotelreservierungen, Buchung von Flügen, Adreßauskünfte, Wefterdaten u.ä. vorgesehen.

Man erreicht somit den Vorteil einer dynamischen, die momentanen Gegebenheiten berücksichtigenden Verkehrsführung.

Die DE-OS 195 39 641 beschreibt ein Verfahren und eine Einrichtung zur verkehrssituationsabhängigen, rechnergestützten Fahrzeugzielführung. Die zur Fahrzeugzielführung verwendeten Verkehrssituationsdaten werden in einer Leitzentrale bereitgestellt und zur Ermittlung optimaler Fahrtrouten verwendet. Ein Leitzentralrechner ermittelt dabei die optimale Fahrtroute in Abhängigkeit von Anfangsdaten, den Verkehrssituationsdaten und abgespeicherten Wagennetzdaten in Form von Zwischenzielortfolgen derart, daß eine fahrzeugseitige Navigationseinrichtung aufeinanderfolgende Abschnitte der optimalen Fahrtroute mittels eines verkehrssituationsunabhängigen Routensuchverfahrens zu reproduzieren und die zugehörigen Zielführungshinweise zu geben vermag.

Beide Lösungen haben den Nachteil, daß die bidirektionale Kommunikation zwischen Fahrzeug und Zentrale unerläßlich ist.

Bei der zweiten Kategorie von Verfahren und Einrichtungen, wie sie in der DE-OS 40 08 460, DE-OS 195 16 476 und DE-OS 195 16 477 beschrieben sind, wird von einem fahrzeugautonomen Ansatz ausgegangen bei dem lediglich Informationen zur Verkehrslage als Nebenbedingungen übertragen werden. Das Straßennetz und seine geographische Repräsentation werden bei dieser Kategorie von Einrichtungen ausschließlich fahrzeugseitig abgelegt.

In der DE-OS 40 08 460 wird ein Navigationssystem vorgeschlagen, das mit einem Empfänger zum Empfang und zur Auswertung von Verkehrsnachrichten verbunden ist. Die Verkehrsnachrichten werden vom Empfänger zum Navigationssystem übertragen und das Navigationssystem berücksichtigt bei der Bestimmung einer Route von Standort zu einem Zielort die durch die Verkehrsnachrichten gekennzeichnete Belastung der Strecken. Nachteilig ist hier, daß die Routenempfehlungen und ggf. andere Informationen jedoch lediglich aufgrund der digital gespeicherten Straßenkarte ermittelt werden. Dies zu verbessern, hat sich die DE-OS 195 16 476 zum Inhalt gemacht. Hier wird eine Einrichtung zur Information eines Fahrzeugführers beschrieben, bei der ein Decoder für digital codierte Verkehrsmeldungen und ein Navigationssystem, das zur Ermittlung der jeweiligen Position des Fahrzeuges und zur Berechnung von Routenempfehlungen ausgelegt ist, eine bauliche Einheit bilden. Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß eine digital codierte Straßenkarte und zur Decodierung und Ausgabe der Verkehrsmeldungen erforderliche Informationen auf demselben Datenträger, der vorzugsweise eine Compact-Disc ist, abgelegt sind.

Der Wesen der DE-OS 195 16 477 besteht darin, daß ein Empfänger für digital codierte Verkehrsmeldungen und ein Navigationssystem, das zur Ermittlung der jeweiligen Position des Fahrzeuges und zur Berechnung von Routenempfehlungen ausgelegt ist, durch eine Einrichtung zur Datenübertragung verbunden sind. Damit das Navigationssystem möglichst umgehend auf Verkehrsmeldungen reagieren kann, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß vom Empfänger empfangene neue Verkehrsmeldungen spontan zum Navigationssystem übertragen werden.

Unter Vermeidung der Nachteile bekannter Verfahren und Einrichtungen ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren vorzustellen, daß unter Berücksichtigung aller aktuellen Verkehrsinformationen eine dynamische verkehrs- und straßensituationsabhängige Routenberechnung und die Darstellung von Verkehrsbehinderungen sowohl beim fließenden als auch beim ruhenden Verkehr ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß ein Teil des Straßennetzes und die Informationen zu diesem Straßennetz, einschließlich deren geographische Repräsentation, über einen Sender, als attributiertes klassifiziertes Netz und als Knoten/Kanten-Modell verarbeitet, ausgestrahlt wird, wobei die Informationen zum Straßennetz den Kanten des Netzes zugeordnet sind. Die Vergabe der Knoten erfolgt in einem Nummernkreisverfahren und die Anlage und Veränderung von Knoten, Kanten und den zugeordneten Informationen kann in voneinander unabhängigen Datenbanken erfolgen. Zur Datenreduktion für eine Kante werden nur die, die Routenfindung am stärksten einschränkenden Werte ausgesendet.

Dieses Verfahren erlaubt gegenüber heute üblichen, nicht autark arbeitenden Navigationssystemen

• - die Darstellung und Berücksichtigung von Informationen, bezogen auf den fließenden und ruhenden Verkehr, in einem um ein Funkempfangssystem, z. B. DAB (Digital Audio Broacasting) erweitertes Navigationssystem und
• - die Berücksichtigung relevanter Informationen mit einer Genauigkeit, die der Kartengrund­ lage bekannter Navigationssysteme entspricht.

Ein weiterer Vorteil ist, daß die recht kostenaufwendige bidirektionale Kommunikation minimiert werden kann und zum anderen die Aktualität aller Daten, wie Straßennetz und dessen geographische Repräsentation, Verkehrsinformationen, etc., sich vorteilhaft auf den Verkehrsfluß auswirkt. Gleichzeitig kann die kostenintensive Aktualisierung von Daten für eine große Kundschaft über Datenträgeraustausch entfallen.

Zur Aktualisierung von fahrzeugseitigen Navigationssystemen mit Daten zur geographischen Repräsentation des gesamten Netzes und der Abbiegeverbote dieses Netzes werden Regionen gebildet, denen jeweils eine oder mehrere rundfunkartige Sendeeinrichtungen zur Ausstrahlung der Daten zugeordnet sind und die ausgestrahlten Daten von einer Fahrzeugkomponente empfangen in einem Massenspeicher der Fahrzeugkomponente abgelegt werden.

Zur Aktualisierung von fahrzeugseitigen Navigationssystemen sind die Daten zur geographischen Repräsentation des klassifizierten Straßennetzes den Kanten, bzw. die Abbiegeverbote den Knoten des klassifizierten Netzes zugeordnet, um flächendeckend über rundfunkartige Sendeeinrichtungen ausgestrahlt, im Massenspeicher der Fahrzeugkomponente abgelegt zu werden. Zur Ausstrahlung der Daten wird ein unidirektionales, rundfunkähnliches Medium mit mobiler Empfangsmöglichkeit, z. B. DAB, genutzt.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Gesamtsystems,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Fahrzeugkomponente,

Fig. 3 einen Datenflußplan.

Die Aussendung und Verfügbarkeit aktueller Verkehrs- und Parkrauminformationen sowie von DGPS-Korrekturdaten (Differential Global Positionning System) über Funksystem stellt die Basis für ein mobiles dynamisches Verkehrsinformations- und Navigationssystem dar.

Nach Fig. 1 besteht das Gesamtsystem zur dynamischen Routenfindung aus einer Straßendatenbank 2, einem Sender 3, einer Referenzstation 4 zur Generierung der DGPS- Daten, einer Fahrzeugkomponente 5, dem mit dem Sender 3 bzw. der Fahrzeugkomponente 5 korrespondierenden Gesamtstraßennetz 1 und einem mit der Fahrzeugkomponente 5 korrespondierenden Inkassosystem 6.

Die Basis zur dynamischen Routenfindung bildet die Straßendatenbank 2, die das klassifizierte Netz und alle relevanten Informationen zur Straße in Abhängigkeit vom Netz zum Inhalt hat. Das klassifizierte Netz wird als Knoten/Kanten Modell vorgehalten und beinhaltet Autobahnen, Bundesstraßen, Landes- oder Staatsstraßen, Kreisstraßen und die wichtigsten Stadt- und Gemeindestraßen. Straßen die nicht in diesem Netz enthalten sind, werden über einen Kreuzungspunkt auf der zugehörigen Kante referenziert.

Neben den geographischen Straßenachsen, die dem Netz als Folge von Polygonzügen zugeordnet sind und die entweder im Fahrzeug vorliegen oder regionalisiert ausgestrahlt werden können, werden in der Straßendatenbank 2 auch die Nebenbedingungen des Straßennetzes ausgewiesen.

Diese Nebenbedingungen werden als Attribute des klassifizierten Netzes an die Sender 3 weitergeleitet, um im weiteren Informationen des attributierten Netzes als auch die durch die Referenzstation 4 generierten DGPS-Daten überregional auszustrahlen. Die Übermittlung
der Informationen kann in verschlüsselter Form erfolgen. Wird ein DAB-Sendernetz genutzt, bietet sich zur Verschlüsselung der DAB Conditional Access an.

Gesendet werden

• - die Kanten zu dem oben beschriebenen Netz,
• - unmögliche Fahrbeziehungen am Knoten, wie Abbiegeverbot oder wegen Bauarbeiten kein Abbiegen möglich,
• - eine Auswahl von Konstruktionsdaten als Attribute zu den Kanten des Netzes die den Verlauf, den Querschnitt und den Aufbau der Straße beschreiben,
• - Daten zur Straßenführung durch besondere Gebiete, so Informationen über die an der Straße angrenzende Flächen, wie Trinkwasserschutzgebiet, Naturschutzgebiet etc.,
• - Daten zum Straßeninventar, dazu gehören alle feststehenden Objekte neben, seitlich und oberhalb der Straße, das können sein: Beschilderung, bauliche Konstrukte zur Straße, wie Bauwerke, Durchlässe, Hindernisse, Markierungen für Fußgängerüberwege, Leitungen im Straßenraum, u.v.m.,
• - Verkehrsinformationen, die die statistische Nutzung der Straße (Verkehrsmengen), kurzfristige Nutzungseinschränkungen (Stau), längertristige Nutzungseinschränkungen (Baustelle, Sperrung) und eventuelle Umleitungsempfehlungen wieder geben,
• - Daten zu Straßenbenutzungsgebühren, dabei wird für deren Erhebung jeder Kante (Abschnitt) im Straßennetz ein Gebührensatz zugewiesen.
• - die geographischen Straßenachsen, wobei auch mehr als ein System von geographischen Straßenachsen, z. B. die Daten mehrerer Anbieter, ausgesendet werden.

Bei Informationen zur Straße die je Kante des klassifizierten Netzes nicht eindeutig sind, wie z. B. Konstruktionsdaten, Straßeninventar etc., wird nur der am stärksten einschränkende Wert übernommen.

Analog verhält es sich bei mehreren Geschwindigkeitsbeschränkungen auf einer Kante des klassifizierten Netzes. Hier wird die minimalste Geschwindigkeit der gesamten Kante zugewiesen.

Senderseitig steht neben der Straßendatenbank 2 für ein oder mehrere Sender eine Referenzstationen 4 zur Generierung von DGPS-Daten zur Verfügung, die die Daten über diese Sender ausstrahlt.

Zur Aussendung der Daten eignen sich insbesondere Medien die im Broadcast-Verfahren arbeiten wie z. B. DAB.

Das über die Sender 3 ausgestrahlte attributierte Netz wird fahrzeugseitig durch die Fahrzeugkomponente 5 empfangen. Über die Fahrzeugkomponente 5 erfolgt sowohl die Routenplanung unter Berücksichtigung von Nebenbedingungen als auch die dynamische Erstellung einer geänderten Fahrtroute als Unterweisung des Fahrzeugführers.

Nach Fig. 2 besteht die Fahrzeugkomponente 5 aus einer Antenne 7, einem Empfänger 8, einer Zentraleinheit 9, einem GPS (Global Positionning System) 10, einem Massenspeicher 11, einer Benutzerschnittstelle-MMI 12, einer Routing-Software 13 und einer Schnittstelle zum Inkasso 14.

Sieht die Applikation eine Routenplanung vor, so erfolgt dies in drei Stufen.

Als Ziel wird die Zielregion, z. B. Städtename und der Zielpunkt, z. B. Straßenname vorgegeben. Danach wird die Route vom Ausgangspunkt zum klassifizierten Netz berechnet und darauf aufbauend, unter Berücksichtigung der Kantenattributierung als Nebenbedingung, eine optimale Route zur Zielregion ermittelt. Änderungen an den Nebenbedingungen (Änderung der Attributierung des Netzes) führen zu einer dynamischen Routenänderung.

Bei Annäherung an das Zielgebiet wird das Navigationssystem mit den geographischen Straßenachsen der Region auch außerhalb des klassifizierten Netzes versorgt und es erfolgt die Berechnung einer Route vom klassifizierten Netz zum Zielpunkt.

Wird das Verfahren Teil eines gebührenpflichtigen Dienstes, findet ein Inkasso statt. Dies kann u. a. über den Vertrieb von Chipkarten oder über die Aufzeichnung der Nutzung des Dienstes und der Übermittlung der aufgezeichneten Daten, z. B. über GSM, an eine Inkassostelle erfolgen.

Nach Fig. 3 soll an Hand des Datenflußplanes den Verfahrensablauf gezeigt werden.

Bezugszeichenliste

1

Geographische Straßenachsen

2

Straßendatenbank

3

Sender

4

Referenzstation

5

Fahrzeugkomponente

6

Inkasso

7

Antenne

8

Empfänger

9

Zentraleinheit

10

GPS (Global Positionning System

11

Massenspeicher

12

MMI-Benutzerschnittstelle

13

Routing-Software

14

Schnittstelle zum Inkasso

Claims (6)

1. Verfahren zur rechnergestützten Routenfindung für Fahrzeugführer, insbesondere zur Unterstützung des Fahrzeugführers bei der Zielfindung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Straßennetzes und die Informationen zu diesem Straßennetz, einschließlich deren geographische Repräsentation, über einen Sender (3) als attributiertes klassifiziertes Netz und als Knoten/Kanten-Modell verarbeitet ausgestrahlt wird, wobei die Informati­ onen zum Straßennetz den Kanten des Netzes zugeordnet sind.

2. Verfahren zur rechnergestützten Routenfindung für Fahrzeugführer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergabe der Knoten in einem Nummernkreisverfahren erfolgt und die Anlage und Veränderung von Knoten, Kanten und den zugeordneten Informationen in voneinander unabhängigen Datenbanken erfolgen kann.

3. Verfahren zur rechnergestützten Routenfindung für Fahrzeugführer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Datenreduktion für eine Kante nur die, die Routen­ findung am stärksten einschränkenden Werte ausgesendet werden

4. Verfahren zur rechnergestützten Routenfindung für Fahrzeugführer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aktualisierung von fahrzeugseitigen Navigations­ systemen mit Daten zur geographischen Repräsentation des gesamten Netzes und den Abbiegeverboten dieses Netzes Regionen gebildet werden, denen jeweils eine oder mehrere rundfunkartige Sendeeinrichtungen zur Ausstrahlung der Daten zugeordnet sind und die ausgestrahlte Daten von einer Fahrzeugkomponente (5) empfangen in einem Massenspeicher (11) der Fahrzeugkomponente (5) abgelegt werden.

5. Verfahren zur rechnergestützten Routenfindung für Fahrzeugführer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aktualisierung von fahrzeugseitigen Navigations­ systemen die Daten zur geographischen Repräsentation des klassifizierten Straßennetzes den Kanten, bzw. die Abbiegeverbote den Knoten des klassifizierten Netzes zugeordnet sind, um flächendeckend über rundfunkartige Sendeeinrichtungen ausgestrahlt, im Massenspeicher (11) der Fahrzeugkomponente (5) abgelegt zu werden.

6. Verfahren zur rechnergestützten Routenfindung für Fahrzeugführer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausstrahlung der Daten ein unidirektionales, rundfunkähnliches Medium mit mobiler Empfangsmöglichkeit, z. B. DAB genutzt wird.