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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Navigationsgeräts
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiter betrifft die Erfindung
ein Verfahren zur Erstellung einer Datenbank mit potentiellen Zielpunkten,
wie sie in dem Verfahren gemäß dem Anspruch 1
Verwendung finden kann. Darüber hinaus betrifft die Erfindung
ein Navigationsgerät, auf dem eine Datenbank mit potentiellen
Zielpunkten installiert ist.
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Bei
bekannten Navigationsgeräten finden Routenberechnungseinheiten
Verwendung, die unter Einbeziehung einer Wegnetzdatenbank eine Bewegungsroute
von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt berechnen. Grundlage dieser
Berechnung ist also die Spezifikation eines Startpunkts und eines
Zielpunkts. Als Startpunkt wird dabei vielfach der aktuelle Standort
angenommen. Der Zielpunkt muss bei den bekannten Navigationsgeräten
vom Benutzer üblicherweise mittels einer Eingabevorrichtung,
beispielsweise einer Tastatur, eingegeben werden. Nach der Berechnung
der Bewegungsroute vom Startpunkt zum Zielpunkt besteht bei vielen
Navigationssystemen dann die Möglichkeit, routenbezogene Informationen an
den Benutzer auszugeben. Insbesondere können dem Benutzer
routenbezogene Verkehrsinformationen angezeigt werden. Außerdem
können dem Benutzer ausgehend von bestimmten Randbedingungen
Points of Interest entlang seiner Route angezeigt werden.
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Nachteilig
an den bekannten Navigationssystemen ist es, dass Grundlage der
gesamten Funktionalität immer eine definierte Zieleingabe
ist, die durch Auswahl des Benutzers oder eines dazu berechtigten
Dienstanbieters vorgenommen werden muss. Wird den bekannten Navigationssystemen
dagegen kein Zielpunkt vorgegeben, können die bekannten
Funktionalitäten, insbesondere die Ausgabe von Manöveranweisungen
oder die Ausgabe von routenbezogenen Informationen, beispielsweise
streckenabhängigen Verkehrsinfos, nicht realisiert werden.
Wünscht der Benutzer also solche Funktionalitäten
seines Navigationssystems, ist er bisher in jedem Fall dazu gezwungen
den entsprechenden Zielpunkt einzugeben.
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Diese
zwingende Zieleingabe durch den Benutzer ist vielfach nachteilig.
Kennt der Benutzer beispielsweise die zu fahrende Strecke zu seinem
gewünschten Ziel ohne auf Manöveranweisungen des Navigationssystems
angewiesen zu sein, so unterbleibt die Zieleingabe vielfach. Aufgrund
dieser fehlenden Zieleingabe können dann aber auch routenbezogene
Informationen, wie beispielsweise Verkehrs- oder Wetterinformationen
entlang der Strecke, durch das Navigationssystem nicht ermittelt
werden.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein neues Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems vorzuschlagen,
das den Benutzerkomfort durch Reduktion von Benutzereingaben reduziert.
Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zur Erstellung einer Datenbank mit potentiellen Zielpunkten vorzuschlagen,
wie es in einem Verfahren gemäß dem Anspruch 1
Verwendung finden kann. Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Navigationssystem mit einer solchen Datenbank mit potentiellen
Zielpunkten vorzuschlagen.
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Grundgedanke
der Erfindung ist es, dass im Navigationssystem ein Zielpunkt, der
zur Grundlage der Routenberechnung gemacht wird, automatisch und
ohne Benutzerinteraktion ermittelt wird. Bei diesem automatisch
ermittelten Zielpunkt handelt es sich um einen anhand bestimmter
Kriterien ermittelten, prognostizierten Zielpunkt.
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Um
die automatische Prognose eines Zielpunkts vornehmen zu können,
wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass zunächst
ein Situationsdatensatz erfasst wird. In diesem Situationsdatensatz
sind mehrere Attribute enthalten, die das aktuelle Benutzerverhalten
charakterisieren. Dabei kann es sich beispielsweise um die Erfassung
der aktuellen Uhrzeit und des aktuellen Standorts oder des aktuell
zuletzt befahrenen Wegabschnitts handeln.
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Dieser
Situationsdatensatz kann dann anschließend mit in einer
Datenbank des Navigationssystems gespeicherten Identifikationsdatensätzen verglichen
werden. Die Identifikationsdatensätze enthalten dabei ihrerseits
jeweils mehrere Attribute zur Identifikation eines bestimmten Benutzerverhaltens in
der Vergangenheit. Die Identifikationsdatensätze könnten
beispielsweise ein Benutzerverhalten in der Vergangenheit dadurch
charakterisieren, dass sich der Benutzer zu einer bestimmten Tageszeit
von einem bestimmten Startpunkt zu einem immer wieder gleichen Zielpunkt
auf den Weg macht. Jedem der Identifikationsdatensätze
ist dabei ein potentieller Zielpunkt zugeordnet. Startet der Benutzer
beispielsweise immer Werktags zu einer bestimmten Uhrzeit von einem
bestimmten Startpunkt aus und fährt einen bestimmten Zielpunkt
an, wird dieser bestimmte Zielpunkt als potentieller Zielpunkt zu
dem Identifikationsdatensatz gespeichert, der seinerseits die entsprechende
Uhrzeit an den Werktagen und den entsprechenden Startpunkt enthält.
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Abhängig
vom Vergleichsergebnis zwischen dem aktuell erfassten Situationsdatensatz
und den in der Datenbank gespeicherten Identifikationsdatensätzen
wird dann zumindest ein potentieller Zielpunkt selektiert. Entspricht
beispielsweise der aktuell erfasste Situationsdatensatz exakt einem
in der Datenbank gespeicherten Identifikationsdatensatz, so besteht
eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit, dass das aktuelle Benutzerverhalten
dem Benutzerverhalten in der Vergangenheit entspricht und deshalb
der zu dem Identifikationsdatensatz zugeordnete Zielpunkt das potentielle
Ziel auch der aktuellen Fahrt ist. Dieser potentielle Zielpunkt
kann deshalb als geeignete Prognose angenommen und die Routenberechnung unter
Annahme dieses potentiellen Zielpunkts durchgeführt werden.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn das erfindungsgemäße
Verfahren unter der Annahme durchgeführt wird, dass der
aktuelle Standort als Startpunkt für die Berechnung der
Bewegungsroute anzunehmen ist. Auf diese Weise muss der Benutzer nämlich
keinerlei Eingaben mehr für die Berechnung der Bewegungsroute
vornehmen. Der Startpunkt wird aus dem aktuellen Standort abgeleitet
und der Zielpunkt aus dem Vergleich des aktuell erfassten Situationsdatensatzes
mit den in der Datenbank gespeicherten Identifikationsdatensätzen.
Das Navigationssystem kann dann auf diese Weise selbstständig
und ohne Benutzereingabe eine prognostizierte Bewegungsroute berechnen
und ausgehend von dieser Bewegungsroute dann routenbezogene Informationen
ermitteln und ausgeben.
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In
welcher Weise der Vergleich des aktuellen Situationsdatensatzes
mit den in der Datenbank gespeicherten Identifikationsdatensätzen
durchgeführt wird, ist grundsätzlich beliebig.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn für den Vergleich eine Ähnlichkeitsanalyse
durchgeführt wird. Bei dieser Ähnlichkeitsanalyse wird
für jede Paarung zwischen dem aktuellen Situationsdatensatz
und den verschiedenen Identifikationsdatensätzen in der
Datenbank ein Ähnlichkeitsmaß ermittelt. Entsprechende Ähnlichkeitsanalyseverfahren
können korrelationsbasierend (Cosinus, Dice, Jaccard) oder
distanzbasierend (Euklid) aufgebaut sein.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren ist in seinem Kern
dadurch charakterisiert, dass ein potentieller Zielpunkt automatisch
durch den Vergleich zwischen dem aktuellen Situationsdatensatz und
den in der Datenbank gespeicherten Identifikationsdatensätzen
selektiert wird. In welcher Weise mit diesem automatisch ermittelten
potentiellen Zielpunkt dann weiter verfahren wird, ist grundsätzlich
beliebig. In einer ersten, besonders einfachen Verfahrensvariante wird
der durch den Vergleich automatisch selektierte Zielpunkt für
den Benutzer ausgegeben, insbesondere angezeigt. Das heißt,
das durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
prognostizierte Ziel wird dem Benutzer angegeben, so dass dieser
den Zielpunkt beispielsweise durch einfaches Quittieren annehmen
und damit zur Grundlage der Routenberechnung machen kann.
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Alternativ
zu dieser ersten Verfahrensvariante, bei der der Benutzer den potentiellen
Zielpunkt durch eine kurze Benutzereingabe annehmen bzw. quittieren
muss, kann auch automatisch eine Bewegungsroute vom Startpunkt zum
selektierten Zielpunkt berechnet werden.
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Bei
der automatischen Routenberechnung sollte bevorzugt der potentielle
Zielpunkt zur Grundlage der Routenberechnung gemacht werden, der das
maximale Ähnlichkeitsmaß bei der Ähnlichkeitsanalyse
zwischen dem aktuellen Situationsdatensatz und allen Identifikationsdatensätzen
ergibt, da das höchste Ähnlichkeitsmaß charakteristisch
für die höchste Zielwahrscheinlichkeit ist.
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Um
zu verhindern, dass eine automatische Berechnung der Bewegungsroute
auch dann durchgeführt wird, wenn das für den
Identifikationsdatensatz dieses Zielpunkts bestimmte Ähnlichkeitsmaß absolut
gesehen eine relativ geringe Zielwahrscheinlichkeit charakterisiert,
ist es besonders vorteilhaft, wenn das dem potentiellen Zielpunkt
zugeordnete Ähnlichkeitsmaß mit einem vordefinierten
ersten Schwellenwert verglichen wird. Nur wenn das Ähnlichkeitsmaß diesen
Schwellenwert überschreitet und somit der Zielpunkt mit
einer bestimmten Mindestwahrscheinlichkeit als potentieller Zielpunkt
angenommen werden kann, wird die automatische Berechnung der Bewegungsroute
initiiert.
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Liegt
das ermittelte Ähnlichkeitsmaß, das für den
Identifikationsdatensatz eines Zielpunkts ermittelt wurde, dagegen
unterhalb des ersten Schwellenwerts, so ist nach einer bevorzugten
Verfahrensvariante vorgesehen, dass die potentiellen Zielpunkte
für den Benutzer zunächst ausgegeben, insbesondere angezeigt
werden, um so dem Benutzer eine benutzerspezifische Auswahl zu ermöglichen.
Um die auszugebenden potentiellen Zielpunkte der Anzahl nach zu
begrenzen, kann eine zweite Schwelle vordefiniert werden, mit der
die Ähnlichkeitsmaße, die für die Identifikationsdatensätze
der einzelnen potentiellen Zielpunkten ermittelt wurden, verglichen
werden. Nur die Zielpunkte, deren Identifikationsdatensatz ein Ähnlichkeitsmaß größer
als die vordefinierte zweite Schwelle aufweist, werden dann an den
Benutzer ausgegeben. Alle anderen potentiellen Zielpunkte werden
unterdrückt.
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Wurde
die Bewegungsroute unter Zugrundelegung des automatisch selektierten
Zielpunkts berechnet, so können dadurch unterschiedliche
Funktionalitäten realisiert werden, die bisher nur bei
benutzerspezifizierter Eingabe des Zielpunkts möglich waren.
Die Berechnung und Ausgabe von Manöveranweisungen ist dabei
als Anwendungsgebiet für das erfindungsgemäße
Verfahren sogar nur von zweitrangiger Bedeutung, da in diesen Fällen
der Benutzer regelmäßig den Zielpunkt ohnehin
direkt eingeben wird. Besonders große Vorteile bietet das
erfindungsgemäße Verfahren dagegen bei der Ausgabe
von routenbezogenen Ausgabedaten, die mittelbar oder unmittelbar
vom Verlauf der Bewegungsroute zwischen Startpunkt und Zielpunkt
abhängig sind.
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Bei
diesen routenbezogenen Ausgabedaten kann es sich beispielsweise
um die voraussichtliche Fahrtzeit bis zum automatisch selektierten
Zielpunkt bzw. um routenbezogene Orte von besonderem Interesse (Points
of Interest/POI) oder um sich dynamisch verändernde Daten
entlang der Bewegungsroute, insbesondere Verkehrsinformationen und/oder Wetterinformationen
und/oder Veranstaltungsinformationen, handeln. Über all
diese Daten möchte der Benutzer vielfach auch dann informiert
werden, wenn er den Fahrweg vom Startpunkt zum Zielpunkt auch ohne
Ausgabe von Manöveranweisungen findet.
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Um
den notwendigen Rechenaufwand für die automatische Selektion
eines potentiellen Zielpunkts zu reduzieren, ist es besonders vorteilhaft, wenn
vor der automatischen Zielpunktermittlung eine wahrscheinliche Bewegungsroute
(most probable path/MPP) berechnet wird. Unter einer wahrscheinlichen
Bewegungsroute wird im Bereich der Fahrerassistenzsysteme ein dem
fahrenden Fahrzeug voraus liegender Streckenabschnitt verstanden,
den das Fahrzeug mit hoher Wahrscheinlichkeit befahren wird. Die
Informationen über diesen wahrscheinlichen Streckenabschnitt
werden automatisch auf Grundlage von Daten aus der digitalen Karte
sowie der aktuellen Position des Fahrzeug mittels verschiedener
Positioniersysteme zusammen mit weiteren Annahmen über
das Fahrverhalten des Fahrzeugs und des Fahrers berechnet. Ist diese
wahrscheinliche Bewegungsroute nach der Berechnung bekannt, können
alle potentiellen Zielpunkte ausgefiltert werden, deren geografische
Lage einen bestimmten Abstand zur wahrscheinlichen Bewegungsroute überschreitet.
Nur für die verbleibenden potentiellen Zielpunkte wird
dann der Vergleich zwischen dem aktuellen Situationsdatensatz und
den den potentiellen Zielpunkten zugeordneten Identifikationsdatensätzen
durchgeführt.
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Die
Ermittlung der potentiellen Ziele kann permanent, zyklisch oder
getriggert wiederholt werden. So ist nach einer relativ kurzen Fahrtzeit
eine überschaubare Menge an potentiellen Zielen selektiert,
die zudem oft noch einen Großteil der Strecke gemeinsam
haben. Für diese kleine Anzahl von potentiellen Zielen
kann dann entweder benutzerspezifisch oder automatisch eine Bewegungsroute
berechnet werden.
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Da
der automatischen Selektion eines potentiellen Zielpunkts eine Prognose
des zukünftigen Benutzerverhaltens im Hinblick auf das
Benutzerverhalten in der Vergangenheit zugrunde liegt, kann der
selektierte Zielpunkt selbstverständlich unrichtig sein. Wurde
eine Bewegungsroute unter Zugrundelegung eines automatisch selektierten
Zielpunkts berech net, so sollte diese Bewegungsroute nach einer
bevorzugten Verfahrensvariante automatisch verworfen werden, wenn
die aktuelle Position nicht mehr auf dieser Bewegungsroute liegt.
Anschließend kann dann unter Berücksichtigung
weiterer Parameter bzw. unter Selektion eines neuen potentiellen
Zielpunkts eine neue Bewegungsroute berechnet werden. Die Verwerfung
des automatisch selektierten Zielpunkts sollte jedoch dann nicht
vorgenommen werden, wenn das Verlassen der mit diesem automatisch
selektierten Zielpunkt berechneten Bewegungsroute durch routenbezogene
Verkehrsstörungen veranlasst ist. In diesem Fall sollte
vielmehr der automatisch selektierte Zielpunkt beibehalten aber
eine neue Bewegungsroute unter Umgehung der Verkehrsstörungen
berechnet werden.
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Grundlage
für das erfindungsgemäße Verfahren zur
automatischen Selektion eines potentiellen Zielpunkts ist die Datenbank,
in der die potentiellen Zielpunkte mit zugeordneten Identifikationsdatensätzen
zur Charakterisierung des Benutzerverhaltens in der Vergangenheit
gespeichert sind. Diese Datenbank muss sich an das individuelle
Benutzerverhalten adaptieren können, damit aus dem Verhalten
des einzelnen Benutzers in der Vergangenheit auf dessen Verhalten
in der Zukunft geschlossen werden kann. Um diese automatische Adaption
der Datenbank zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass
automatisch oder benutzerdefiniert eine Ortsposition als potentieller
Zielpunkt in der Datenbank abgespeichert wird und jedem dieser potentiellen
Zielpunkte zumindest ein Identifikationsdatensatz zugeordnet ist.
Die Attribute des Identifikationsdatensatzes charakterisieren dabei
mittelbar oder unmittelbar das Benutzerverhalten zum Zeitpunkt der
Ansteuerung der Ortsposition, die als potentieller Zielpunkt in der
Datenbank gespeichert wird.
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In
der einfachsten Ausführungsform können alle Ortspositionen
in der Datenbank der potentiellen Zielpunkte abgespeichert werden,
die durch den Benutzer an einer Eingabeeinrichtung eingegeben werden.
So können insbesondere alle vom Benutzer in der Vergangenheit
eingegebenen Zielpunkte als potentielle Zielpunkte für
die Zukunft in der Datenbank abgespeichert werden.
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Alternativ
dazu können auch Ortspositionen, die den Startpunkt einer
durch den Benutzer eingegebenen Bewegungsroute in der Vergangenheit
gebildet haben, automatisch in der Datenbank als potentielle Zielpunkte
abgespeichert werden, da der Benutzer vielfach solche Startpunkte
in der Zukunft wieder als Ziele anfahren wird.
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Nach
einer weiteren Speicherungsstrategie können auch Ortspositionen
automatisch in der Datenbank als potentielle Zielpunkte abgespeichert werden,
die nach einer Fahrt ohne durch den Benutzer spezifizierte Bewegungsroute
erreicht werden. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass durch entsprechende
automatische Abspeicherung von durch den Fahrer angefahrenen Ortspositionen
potentielle Zielpunkte gesammelt werden.
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Diese
automatische Abspeicherung von angefahrenen Ortspositionen kann
darüber hinaus noch davon abhängig gemacht werden,
dass eine bestimmte Fahrtzeit eine vorbestimmte Fahrtzeitschwelle überschritten
hat. Dadurch wird verhindert, dass lediglich zufällig angefahrene
Ortspositionen als potentielle Zielpunkte in der Datenbank gespeichert werden.
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Die
Datenverarbeitung beim Vergleich der Identifikationsdatensätze
mit dem aktuellen Situationsdatensatz wird erheblich vereinfacht,
wenn die Identifikationsdatensätze in Vektorform abgespeichert
werden. Insbesondere kann dabei eine Ähnlichkeitsanalyse
mit relativ geringem Rechenaufwand durchgeführt werden.
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Eine
weitere Reduktion des Datenverarbeitungsaufwands wird erreicht,
wenn mehrere einem potentiellen Zielpunkt zugeordnete Identifikationsdatensätze
zu einer gemeinsamen Identifikationshypothese vereinigt werden.
In dieser Identifikationshypothese sind dann die in den einzel nen
Identifikationsdatensätzen enthaltenen Informationen zur
Charakterisierung des Benutzerverhaltens in der Vergangenheit vereinigt.
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Als
Attribute von Identifikationsdatensätzen können
Zeiten der Zielerreichung eines in der Vergangenheit angesteuerten
Zielpunkts, insbesondere Tageszeiten, Wochentage, das Datum und/oder
die Jahreszeit, abgespeichert werden.
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Alternativ
bzw. additiv dazu können als Attribute in den Identifikationsdatensätzen
Positionen auf Bewegungsrouten zu einem angesteuerten Zielpunkt,
insbesondere der Startpunkt oder Zwischenziele der Bewegungsroute
zu einem in der Vergangenheit angesteuerten Zielpunkt, abgespeichert
werden.
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Weiterhin
ist es denkbar, dass als Attribute im Identifikationsdatensatz auch
Streckenverläufe von Bewegungsrouten aus der Vergangenheit
abgespeichert werden.
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Ein
dritter Erfindungsaspekt betrifft ein Navigationsgerät
mit einem Speicher, wobei in diesem Speicher eine Datenbank enthalten
ist, die Zielpunkte und Identifikationsdatensätze zur Charakterisierung
des Benutzerverhaltens in der Vergangenheit enthält.
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Verschiedene
Aspekte der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt
und werden nachfolgend beispielhaft erläutert.
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Es
zeigen:
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1 die
Struktur eines Basisverfahrens zur automatischen Selektion eines
potentiellen Ziels;
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2 die
Struktur einer Erweiterung des Basisverfahrens gemäß Fig. 1 zur
automatischen Selektion eines potentiellen Ziels;
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3 einen
Kartenausschnitt zur Ausfilterung von Zielpunkten unter Berücksichtigung
einer ersten Verfahrensvariante zur Berücksichtigung einer wahrscheinlichen
Bewegungsroute;
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4 einen
Kartenausschnitt zur Ausfilterung von potentiellen Zielpunkten unter
Berücksichtigung einer zweiten Verfahrensvariante zur Berücksichtigung
einer wahrscheinlichen Bewegungsroute;
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5 die
Struktur eines Navigationsgeräts zur automatischen Selektion
eines potentiellen Ziels.
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1 zeigt
die Struktur eines Basisverfahrens zur automatischen Selektion eines
potentiellen Ziels.
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Folgende
Vorbedingungen und Vereinbarungen werden für die detaillierte
Beschreibung des Verfahrens getroffen:
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a) Erfassung und Speicherung möglicher
Ziele:
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- aa) durch Benutzereingabe der Zieldaten, im
Folgenden als VU, die Menge aller dem System
durch Benutzereingabe bekannt gemachten Ziele, bezeichnet, z. B.
im Adressbuch.
- bb) durch automatische Erfassung von Zieldaten. Wie etwa die
Speicherung der Position nach einer längeren Fahrt. Hierzu
muss lediglich permanent die letzte erfasste Position in einer entsprechenden
Datenstruktur persistent gespeichert werden, so dass diese nach
Aus- und Anschalten des Navigationsgeräts wieder abrufbar
ist. Ebenso kann der Startpunkt einer Reise als potentielles Ziel
für spätere Routen abgespeichert werden. Die Menge
der automatisch erfassten Zieldaten werden im Folgenden mit VA bezeichnet.
- cc) Zieldaten sowohl durch Benutzereingabe oder durch automatische
Erfassung werden durch die geographische Position und/oder postalische Adresse
beschrieben.
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b) Benutzerabhängige Definition
von Zielattributen (Situationsbeschreibung):
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- aa) Zu jedem erreichten Ziel lässt
sich basierend auf einer vorgegebenen Menge von Merkmalen (Attributen,
bezeichnet durch A) eine situationsbedingte Beschreibung definieren.
Hierzu werden Informationen (entsprechende Werte v für
die Attribute a ∊ A) erfasst und mit jeder Zielerreichung gespeichert.
Mögliche Attribute können hierbei sein: Tageszeit
der Zielerreichung, Wochentag, Datum, Jahreszeit, vorheriges Ziel
und/oder zusätzliche Informationen wie besuchte POI (Point of
Interest) und Attribute derselben (z. B. Öffnungszeiten),
Informationen über Zwischenstopps, Fahrtenbucheinträge,
so wie weitere applikationsabhängige Daten, welche Informationen über
die zurückgelegte Strecke zur Erreichung des Ziels beinhalten.
- bb) Die erfassten Informationen werden als Menge von Attribut-Wert-Paaren
(Situationsbeschreibung) sz,t = {(a, v)|
a ∊ A und v entsprechender für a erfasster Wert}
bzgl. eines Zieles z ∊ VU ∪ VA zum Zeitpunkt t notiert.
- cc) Für jedes Erreichen eines Zieles z zum Zeitpunkt
t wird eine Menge von Attribut-Wert-Paaren sz,t erfasst
und gespeichert. Die Menge aller Situationsbeschreibungen für
ein Ziel z über einen Zeitraum t bis t' ist durch Sz(t,t') = ⋃ sz,i mit
i ∊ [t, t'] definiert. Mit S(t,t') = ⋃ Sz(t,t') wird die Menge aller Situationsbeschreibungen über
einen Zeitraum t bis t' bezeichnet. Zur Vereinfachung werden mit
S alle Situationsbeschreibungen unabhängig vom Zeitpunkt
referenziert. Mit SU werden alle Situationsbeschreibungen
bezeichnet, die für Ziele z ∊ VU existieren
(also für solche Ziele, die durch Benutzereingabe dem System
bekannt gemacht wurden). Entsprechend bezeichnet SA alle Situationsbeschreibungen,
die für Ziele z ∊ VA existieren.
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c) Verwaltung und Auswertung von zielbasierten
Situationsbeschreibungen:
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- aa) Das hier beschriebene Verfahren umfasst zwei
Methoden zum Verwalten und Analysieren der erfassten Situationsbeschreibungen
für ein Ziel z: Fall 1: Die einzelnen zielabhängigen
Situationsbeschreibungen für ein Ziel z werden unverändert
(wie zuvor beschrieben) als eine Menge Sz(t,t') gespeichert.
Fall 2: Es wird basierend auf maschinellen Lernverfahren eine Hypothese H(Sz(t,t')) zur Beschreibung der in Sz(t,t') erfassten Informationen generiert,
welche die Informationen in Sz(t,t') subsumiert.
- bb) Bei gegebener (beliebiger) Ordnung 0 für die Attributmenge
A und geeigneter Repräsentation der Werte ν für α ∊ A
lässt sich eine Situationsbeschreibung sz,t für
ein Ziel z zum Zeitpunkt t in eine Vektorrepräsentation überführen,
an der die i-te Komponente im Vektor den Wert v des i-ten Attributs
a gemäß der Ordnung O für A besitzt.
Solch ein Vektor wird im folgenden mit νz,t bezeichnet. Die Überführung
der Situationsbeschreibungen (und auch der Hypothese H(Sz(t,t')) in eine Vektordarstellung, ermöglicht
den Vergleich verschiedener Ziele unter Berücksichtigung
von Benutzerverhalten (Situationsbeschreibung) auf Basis von Ähnlichkeitsmaßen
für Vektoren, wie zum Beispiel korrelationsbasierten (Kosinus,
Dice, Jaccard) oder distanzbasierten (Euklid) Maßen. Darüber
hinaus ist diese Darstellung die Grundlage zur Anwendung verschiedener
maschineller Lernalgorithmen zur Hypothesenbildung H(Sz(t,t')).
Es wird hiermit aber deutlich darauf hingewiesen, dass ebenso andere
maschinelle Lernverfahren zur Hypothesenbildung (oder Aggregation)
von Situationsbeschreibungen Sz(t,t') eingesetzt
werden können, wie etwa Decision Trees, Neuronale Netze, Regellerner
(z.B. FOIL). [Tom M. Mitchell, Machine Learning, Mcgraw-Rill
Publ. Comp. (März 1997), ISBN-10: 0070428077, ISBN-13: 978-0070428072]
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d) Ermittlung des höchst wahrscheinlichen
Pfads (MPP):
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- aa) Unter dem höchst wahrscheinlichen
Pfad (most probable path) wird im Bereich der Fahrerassistenzsysteme
ein dem fahrenden Fahrzeug voraus liegender Streckenabschnitt, den
das Fahrzeug höchstwahrschein lich entlang fahren wird,
verstanden. Die Informationen über diesen Streckenabschnitt
werden automatisch auf Grundlage von Daten aus einer digitalen Karte
sowie der aktuellen Position des Fahrzeugs mittels verschiedener
Positionierungssysteme zusammen mit weiteren Annahmen über
das Fahrverhalten des Fahrzeugs und des Fahrers berechnet und über
verschiedene Systemschnittstellen Anwendungen zur Fahrerassistenz
bereitgestellt. Konzepte wie der MPP, oder auch Electronic Horizon
genannt, wurden im EU Forschungsprojekt Maps & ADAS entwickelt und publiziert.
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e) Weitere Vereinbarungen:
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- aa) Die momentane geographische Position des Navigationssystems
wird in Längen- und Breitengraden angegeben und mit p bezeichnet.
- bb) Mit pt wird die geographische Position
des Navigationssystems zum Zeitpunkt t bezeichnet.
- cc) Mit sp,t wird die Menge von Attribut-Wert-Paaren
(Situationsbeschreibung) zur momentanen Position zum Zeitpunkt t
bezeichnet.
- dd) P(x, sp,t) mit x ∊ S liefert
ein Ähnlichkeitsmaß von sp,t bzgl.
x.
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f) Basisverfahren zur Automatische Bestimmung
des Ziels:
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- aa) Zur automatischen Bestimmung eines Ziels wird
für alle x ∊ S das Ähnlichkeitsmaß P(x,
sp,t) berechnet.
- bb) Zur Selektion des automatischen Ziels wird ein Schwellwert
tA definiert und mit dem Ziel x verglichen,
dessen Ähnlichkeitswert P(x, sp,t)
maximal ist. Existiert ein x mit tA < P(x, sp,t)
und ist P(x, sp,t) auch maximal bzgl. aller
x ∊ S, so ist x das automatisch selektierte Ziel.
- cc) Für den Fall in dem max(P(x, sp,t))
den Schwellwert tA nicht übersteigt,
aber dennoch ein sinnvolles Ziel darstellt, kann das Verfahren um eine
Vorschlagskomponente erweitert werden. Hierfür wird ein
zweiter Schwellwert tU definiert, mit der
Bedingung tA > tU und der Bedingung,
dass x als mögliches Ziel zur Bestätigung dem
Benutzer präsentiert wird, wenn gilt: tU < max(P(x, sp,t)) < tA.
- dd) Die automatische Bestimmung eines neuen Ziels x' kann zum
Beispiel dann durchgeführt werden, wenn eine Abweichung
von der durch das zuvor bestimmte Ziel x berechneten Route erfolgt.
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2 zeigt
die Struktur einer Erweiterung des Basisverfahrens gemäß 1 zur
automatischen Selektion eines potentiellen Ziels. Das Basisverfahren,
wie in 1 dargestellt, kann unter Berücksichtigung
verschiedener Anwendungsfälle und Optimierungen zur Verbesserung
der Selektion des möglichen Ziels wie folgt erweitert werden.
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Das
Basisverfahren berücksichtigt bei der Selektion eines Ziels
bisher lediglich die momentane Position des Navigationssystems.
Eine Berücksichtigung der Fahrtrichtung oder Abschätzung
des höchst wahrscheinlichen voraus liegenden Streckenabschnitts,
den das Fahrzeug abfahren wird, findet im Moment nicht statt. Diese
Information stellt jedoch eine zusätzliche wichtige Information
für die Qualität der automatischen Zielselektion
dar. Die Information, die durch den MPP zur Verfügung gestellt
wird, dient in der erweiterten Version des Verfahrens zur Reduzierung
der Menge der möglichen Ziele. Das Basisverfahren wird
unter Verwendung des MPP so modifiziert, dass dem Prozeß der Ähnlichkeitsbestimmung eine
geographische Selektion relevanter Ziele basierend auf der höchst
wahrscheinlichen Route bestimmt durch den MPP erfolgt. Hierbei greift
das MPP erweiterte Verfahren auf verschiedene Modelle der MPP Bestimmung
zurück. Dazu zählen die Berechnung genau eines
möglichen Pfads, einer Menge von möglichen Pfaden
und Kombinationen, wie etwa durch längenbeschränkte
alternative Pfade entlang des höchst wahrscheinlichsten
Pfads.
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Der
Prozess der MPP basierten Selektion von möglichen Zielen
beinhaltet hierbei zusätzlich eine distanzbasierte Umgebungssuche
entlang des verwendeten MPP Modells. Mittels der distanzbasierten
Umgebungssuche entlang des MPP werden auch solche möglichen
Ziele erfasst, die nicht unmittelbar auf dem MPP liegen. Die Kartenausschnitte
in 3 und 4 zeigen exemplarisch verschiedene
distanzbasierte Modelle zur Umgebungssuche entlang des MPP zur Filterung
relevanter möglicher Ziele.
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Die
vorgestellten Verfahren zur automatischen Zielsuche bieten neben
der automatischen Zielauswahl und Zielführung die Grundlage
für die Anzeige relevanter statischer wie auch dynamischer Informationen
entlang der Fahrstrecke ohne vorherige Definition von Start und
Zielinformation durch den Benutzer.
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5 zeigt
die Struktur eines Navigationsgeräts zur automatischen
Selektion eines potentiellen Ziels. Das Verfahren wird im Folgenden
anhand einer beispielhaften Umsetzung erläutert. Andere Ausstattungsvarianten
sind möglich und auch Teil der Erfindung.
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Das
Verfahren wird eingesetzt bei einem erfindungsgemäßen
Navigationssystem, welches in einem Fahrzeug – als Einbaugerät
oder mobiles Gerät – mitgeführt wird. 5 zeigt
einen groben schematischen Aufbau der für die beispielhafte
Ausprägung notwendigen Systemkomponenten des Navigationsgerätes.
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Der
Nutzer des Systems hat das System bereits mehrmals benutzt bzw.
wurde das Navigationssystem während vorausgegangener Fahrten
betrieben, wobei nicht notwendigerweise eine Routenberechnung durchgeführt
wurde.
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Im
Beispiel wird eine Fahrt von einem Startpunkt A in Richtung des
vom Nutzer vorgesehenen Ziels vorgenommen. Der Startpunkt A wird
durch das System als möglicher Aufenthaltspunkt durch die
Situations- Ermittlungs-Einheit in der Situationsbeschreibungsdatenbank
aufgenommen (als Einzelsituation oder im Rahmen der Hypothesenbildung).
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Die
Fahrt wird nun angetreten. Mittels Positionsbestimmungseinheit,
z. B. per GPS-Modul, wobei auch eine Verwendung von Koppelortungssensoren denkbar
ist, wird die aktuelle Position auf der in der Kartendatenbank gespeicherten
Karte bestimmt. Auf dieser Basis berechnet die Most Probable Path
Berechnungseinheit für die vor dem Fahrzeug liegende Strecke
einen Pfad oder Baum, der nach vorgegebenen Kriterien die am wahrscheinlichsten
zu befahrende Wegstrecke bzw. Wegstrecken enthält. Dieser Most
Probable Path wird mit fortlaufender Fahrt immer wieder aktualisiert,
entweder zeitgesteuert, distanzbasiert und/oder z. B. durch bestimmte
Ereignisse, wie z. B. Streckenereignisse, wie das Passieren einer
Kreuzung an der verschiedene wahrscheinliche Wege abzweigen.
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Ist
der Most Probable Path einmal erstellt, werden in der Situationsbeschreibungsdatenbank Zielkandidaten
ermittelt, die von der Lage bzw. Fahrtrichtung des Most Probable
Paths in Frage kommen können. Diese Zielkandidaten werden
vorzugsweise danach selektiert, ob sie in einem räumlichen
Kontext zu dem Most Probable Path liegen. Dieser räumliche Kontext
kann z. B. einem Korridor mit vordefinierbarer Breite um den Most
Probable Path (4), aber auch einem Richtungstrichter
(3) entsprechen. Auch andere Selektionsregionen
sind denkbar.
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Diese
werden nun darauf überprüft, ob die für
die Zielkandidaten gespeicherte Situationsbeschreibung zu der aktuellen
Situation passt. Dabei wird z. B. berücksichtigt, ob die
Ziele an bestimmten Wochentagen etc. zu bestimmten Uhrzeiten abgefahren
werden, ob diese in der Regel in Kombination mit anderen anzufahrenden
Zielen erreicht werden, ob es sich um eine Freizeitfahrt oder dienstliche
Fahrt handelt etc.. Naturgemäß sind nicht alle
Daten immer vorhanden. Das Verfahren ist so ausgebildet, dass je mehr
Daten für die aktuelle Situation vorhanden sind, umso besser
kann die Zielermittlungseinheit die Zielkandidaten identifizieren.
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Wird
nun mindestens ein Zielkandidat mit hinreichend geringem Schwellwert
tA gefunden, so wird in einer vorteilhaften
Ausprägung noch überprüft, ob der Schwellwert
tU ebenfalls unterschritten wird.
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Ist
das nicht der Fall, so ist es vorteilhaft, wenn das gefundene Ziel
vom Nutzer bestätigt werden muss. Auch das Präsentieren
einer Liste von Zielkandidaten mit nachfolgender Nutzerauswahl ist hierfür
sinnvoll und liegt immer noch weit unter dem Aufwand der Nutzerinteraktion,
die üblicherweise für eine Zieleingabe aufzuwenden
ist.
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Unabhängig
davon, ob die Zielauswahl mit oder ohne Benutzerinteraktion durchgeführt
wurde, wird nach erfolgreicher Zielauswahl eine nach dem Vorgebbaren
optimale Route ermittelt. Dabei ist es beliebig wie diese Route
zur Anzeige gebracht wird. Vorstellbar ist hier eine vollständige
Routenführung mit Distanzangabe und Abbiegemanövern
und Ansagen. Allerdings ist auch eine Minimal-Information vorstellbar,
da der Benutzer mit hoher Wahrscheinlichkeit den Weg bereits kennt.
In diesem Fall könnte z. B. die zu folgende Route farblich
markiert werden und die Restdistanz/-zeit angezeigt werden.
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Auch
ist es denkbar, dass die erfolgte Zielauswahl und nachfolgende Routenberechnung
für den Nutzer lediglich sichtbar wird durch Ausgabe von routenbezogenen
Informationen, welche durch die Informations-Ermittlungs-Einheit
im Umfeld der Route ermittelt werden. Als solche sind typischerweise Verkehrsinformationen
und/oder interessante Ziele (POIs) entlang der Route zu nennen.
So ist es mit der oder den berechneten Routen möglich,
zu identifizieren, ob auf der wahrscheinlich befahrenen Strecke Verkehrsinformationen,
die z. B. über den TMC-Kanal (nicht dargestellt) empfangen
werden, vor dem Fahrzeug liegen und diese können angezeigt
werden. Das Gleiche gilt für die Ausgabe von interessanten
Zielen. Durch einfache Nutzerinteraktion können vor dem
Fahr zeug liegende POIs bestimmter Kategorien – z. B. in
Form einer Routenliste und dort verzeichneter POIs, die vordefinierten
Kategorien-Favoriten entsprechen – ausgegeben werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausprägung ist es vorgesehen,
dass für den Fall, dass auf der zu dem automatisch oder
halbautomatisch bestimmten Ziel ermittelten Route eine Verkehrsmeldung,
z. B. ein Stau, gemeldet wird, automatisch oder mit Nutzerinteraktion
eine Umfahrung der gemeldeten Verkehrsstörung berechnet
werden kann. Wird dieser ermittelten Route mit Stauumfahrung gefolgt,
so ist in der vorteilhaften Ausprägung vorgesehen, diese Route
in der Situations-Ermittlungs-Einheit in einem speziellen Modus
zu betrachten, der diese besondere Situation in Betracht zieht.
Nur auf diese Weise kann vermieden werden, dass das zu erwartende Verlassen
des Most Probable Path zu einer Neudefinition des Zieles führt
und damit eine für den Nutzer unverständliche
Situation resultiert. Das gleiche Verfahren kann bei Verwendung
des Block-Route-Features eingesetzt werden, mit dem der Nutzer für
eine bestimmte vor dem Fahrzeug liegende Distanz die Route sperrt
und dadurch eine Neuberechnung der Route zu dem ursprünglichen
Ziel forciert.
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Eine
einfache Umsetzung dieser vorteilhaften Ausprägung ist
es, dass während der Stauumfahrung die Most-Probable-Path-Berechnung
und die Situations-Ermittlung deaktiviert wird.
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Ist
der Nutzer an dem Ziel angekommen oder macht einen Zwischenstopp,
so wird diese Situation durch die Situations-Ermittlungseinheit
registriert und mit den zur Verfügung stehenden Daten (Tag,
Uhrzeit, vorher besuchte POIs, Einstellung im Fahrtenbuch (privat/geschäftliche
Fahrt) etc.) in die Situationsbeschreibungs-Datenbank aufgenommen:
wie beschrieben als Einzelereignis oder zur Präzisierung der
Subsumptions-Hypothesen.
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Es
ist hochwahrscheinlich, dass der Nutzer ein Ziel mit manueller Zielauswahl
auswählt, wenn er das erste Mal dieses Ziel anfährt.
Unabhängig davon sollte dem Nutzer aber die Möglichkeit
gegeben werden, die automatische Zielauswahl auch abzuschalten,
da in bisher noch nicht erkundetem Gelände für ihn
unerwünschte Ziele ausgegeben werden könnten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Tom M. Mitchell,
Machine Learning, Mcgraw-Rill Publ. Comp. (März 1997),
ISBN-10: 0070428077, ISBN-13: 978-0070428072 [0041]