DE102008020488B4

DE102008020488B4 - Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung zur Ermittlung eines Streckenverlaufs

Info

Publication number: DE102008020488B4
Application number: DE200810020488
Authority: DE
Inventors: Dr. Bernd Thomas
Original assignee: Navigon AG
Current assignee: Garmin Switzerland GmbH
Priority date: 2008-04-23
Filing date: 2008-04-23
Publication date: 2012-03-29
Anticipated expiration: 2028-04-24
Also published as: DE102008020488A1; WO2009129794A2; WO2009129794A3

Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung zur Ermittlung eines Streckenverlaufes (r) für ein Fortbewegungsmittel, nämlich einer Navigationseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die Einrichtung umfassend eine Prozessoreinrichtung, ein Positionssignalempfangsmittel, eine Positionsermittlungseinheit zur Bestimmung einer Position aus den empfangenen Positionssignalen, ein Bedienmittel zur Darstellung des ermittelten Streckenverlaufes und zur Kommunikation mit dem Benutzer der Einrichtung, ein Mittel für den Zugriff auf eine Wegenetzdatenbank, die auch streckenspezifische Informationen umfasst, mit folgenden Verfahrensschritten: a) selbsttätige Ermittlung der Momentanposition (pv) und der Momentangeschwindigkeit (v0) des Fortbewegungsmittels; b) selbsttätige Ermittlung zumindest einer für zumindest einen Streckenabschnitt des Streckenverlaufes (r) relevanten Steckeneigenschaft (R), sowie selbsttätige Ermittlung der Distanz (d) zum Beginn (pw) dieses Streckenabschnittes ausgehend von der Momentanposition (pv) des Fortbewegungsmittels; c) selbsttätige Ermittlung zumindest eines ersten Parameters (BA) unter Berücksichtigung der ermittelten Distanz (d), der Momentangeschwindigkeit (v0) und der Streckeneigenschaft (R); d) selbsttätige Auswahl zwischen zumindest zwei Betriebszuständen nach Maßgabe des Parameters (BA), wobei...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung zur Ermittlung eines Streckenverlaufes für ein Fortbewegungsmittel, insbesondere einer Navigationseinrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch.
Existierende Navigationssysteme verfügen heute zunehmend über Funktionen, die den Benutzer über spezielle ortsabhängige, verkehrsabhängige und für den Straßenverkehr relevante Eigenschaften informieren. Diese Informationen werden oftmals als Warnhinweise dem Benutzer per Tonsignal, Sprachausgabe oder visuell mitgeteilt. In der Praxis führen diese Funktionen jedoch häufig dazu, dass der Fahrer den Warnhinweis erst dann erhält, wenn sich das Fortbewegungsmittel bereits in einem kritischen Streckenabschnitt befindet. Zum Beispiel werden Warnhinweise bezüglich des Überschreitens eines Tempolimits häufig erst dann signalisiert, wenn sich das Fahrzeug bereits auf einem Straßenabschnitt befindet, für den ein Tempolimit bereits einzuhalten wäre. Die Folge davon ist, dass das Fahrzeug im Allgemeinen mit einer überhöhten Geschwindigkeit in den betroffenen Straßenabschnitt einfährt, weil der Fahrer völlig unvorbereitet ist.
Es wurden auch mobile Navigationssysteme entwickelt, so genannte PNAs (Portable Navigation Assistant), welche Warnhinweise basierend auf der verwendeten Wegenetzdatenkarte und der aktuellen Position des Navigationsgerätes für den Benutzer ausgeben. Abhängig vom Typ des Warnhinweises können zusätzliche Informationen vom Navigationsgerät berücksichtigt werden, welche über Kommunikationskanäle wie Radio oder Datenkanäle abrufbar sind. Hier wäre beispielsweise TMC (Traffic Message Channel) zu nennen. Mittels TMC erhält der Fahrer Hinweise bezüglich Verkehrsbehinderungen, die für den von ihm abzufahrenden Streckenverlauf relevant sein können. Allerdings sind diese Hinweise nicht immer zeitlich optimal auf die tatsächliche Streckenführung abgestimmt. Weitere Ausstattungsmerkmale von bekannten Navigationssystemen sind zum Beispiel übliche Navigationshinweise wie „In 200 Metern rechts abbiegen”. Derartige Hinweise werden in existierenden Systemen in der Regel rein positionsabhängig erzeugt, indem die Momentanposition des Fortbewegungsmittels in Relation zur relevanten Position gesetzt wird, ab der der Hinweis tatsächlich relevant wird.
Weiter ist ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) bekannt. Im Bereich dieser Systeme wird prinzipiell zwischen zwei Verfahren unterschieden. Verfahren, die mit Daten aus der Wegenetzdatenbank arbeiten, und Verfahren, die ohne Daten aus der Wegenetzdatenbank arbeiten. Im Bereich der kartenbasierten Systeme existieren einzelne Lösungen, wie etwa so genannte Kurvenwarner, die voraus liegende Kurven bezüglich ihrer maximal zu durchfahrenden Geschwindigkeit analysieren und diesen Wert mit der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs vergleichen. Entsprechend dem Ergebnis des Geschwindigkeitsvergleichs generiert das System einen Warnhinweis für den Fahrer, wobei der Zeitpunkt des Warnhinweises auch hier nicht optimal auf die Streckenführung abgestimmt ist.
Die DE 197 51 067 A1 betrifft ein Fahrzeugsteuersystem, welches über die Befahrbarkeit eines kommenden Teilstücks einer Straße entscheidet, indem die Einflüsse nach Erfassung der momentanen Ist-Position und der Fahrzeuggeschwindigkeit dazu verwendet werden, die Strecke in mehrere Zonen, wie Warnzonen und Zonen zur automatischen Verlangsamung des Fahrzeugs, zu unterteilen. Dabei sollen Einflüsse, wie Reibungskoeffizient der Straßenoberfläche, Zustand des Fahrers (Fahrkönnen oder Müdigkeit), die Steigung der Straße oder Tag- und Nachtzeit, berücksichtigt werden. Anhand dieser Parameter wird die Zone bestimmt, in der anschließend eine Warnung oder ein Bremsvorgang automatisch eingeleitet wird.
Ferner zeigt die US 6 091 323 A eine Vorrichtung zur Alarmierung eines Fahrers, die anhand eines ersten und zweiten Sensors im Bereich der Frontscheibe sowie einer Radareinheit und einer Geschwindigkeitsmessungseinheit ein Alarmsignal erzeugt, sobald der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug einen Schwellwert unterschreitet. Innerhalb von zwei bestimmten Abstandsschwellenwerten wird vorgeschlagen, eine zweite Anzeigeeinheit zu aktivieren, die näher im Bereich des Fahrers angeordnet ist, um diesen zusätzlich zu warnen.
Die DE 103 58 968 A1 offenbart eine Fahrgeschwindigkeitsregelvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, die mit einem Navigationssystem verbunden ist und Warnsignale ausgeben kann. Dabei wird anhand entsprechender Daten aus dem Navigationssystem überprüft, oh und wenn ja, eine Höchstgeschwindigkeit in einem nächsten bestimmten Streckenabschnitt vorgeschrieben ist. Ausgehend von dem Punkt des Beginns der Geschwindigkeitsbegrenzung wird anschließend eine von der Momentangeschwindigkeit und der Differenz zwischen der Momentangeschwindigkeit und der vorgeschriebenen Höchstgeschwindigkeit abhängige Soll-Verzögerung berechnet. Mittels der berechneten Sollverzögerung wird ausgehend vom Beginn der Geschwindigkeitsbegrenzung und der Höchstgeschwindigkeit der Geschwindigkeitsbegrenzung der Startpunkt für den Verzögerungsvorgang berechnet. Die tatsächliche Verzögerung des Fahrzeugs während des Verzögerungsvorgangs wird mit einer Ist-Verzögerung durchgeführt, die von der Soll-Verzögerung abweicht und dem empirisch ermittelten Bremsverhalten eines Durchschnittsfahrers entspricht. Alternativ oder zusätzlich zur Verzögerung des Fahrzeugs werden Mittel zur Ausgabe einer Warnung beschrieben, die eine Warnung spätestens zu bzw. ab Beginn des vorgegebenen Verzögerungsvorgangs ausgeben, wenn die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit um einen definierten Betrag oberhalb der Höchstgeschwindigkeit im nächsten bestimmten Streckenabschnitt liegt.
Die US 2005/0083211 A1 handelt von einem Verfahren und einem Warnsystem zur Straßensicherheit, wobei der Fahrer eines Fahrzeugs bei bevorstehenden signifikanten Ereignissen auf einer Transportstrecke vom Warnsystem gewarnt werden kann. Dazu werden Alarmzonen genutzt, die vom jeweiligen Ereignis ausgehend entweder räumlich oder durch einen Zeitintervall zum Erreichen des Ereignisses definiert sind. Innerhalb der Alarmzonen wird ein Soll-Geschwindigkeitsverlauf vorgegeben, der mit dem Ist-Geschwindigkeitsverlauf verglichen wird, wobei ein Entscheidungsmodul anhand eines Vergleichs des Ist-Geschwindigkeitsverlaufs mit dem Soll-Geschwindigkeitsverlauf und Daten eines Fahrerprofils entscheidet, ob ein Warnsignal ausgegeben wird.
Die WO 2007/024365 A2 beschreibt einen Geschwindigkeitsbegrenzungsberater, der dem Fahrer eines Fahrzeugs im Vorfeld einer bevorstehenden Geschwindigkeitsbegrenzung bzw. Geschwindigkeitsbegrenzungsabsenkung die bevorstehende Geschwindigkeitsbegrenzung anzeigt und verschiedene Warnsignale ausgibt, je nachdem wie stark sich die momentane Geschwindigkeit von der bevorstehenden Geschwindigkeitsbegrenzung unterscheidet. Das Anzeigen der bevorstehenden Geschwindigkeitsbegrenzung bzw. die Ausgabe von Warnungen erfolgt dabei innerhalb eines Zeitintervalls vor Erreichen der bevorstehenden Geschwindigkeitsbegrenzung, der anhand der Momentangeschwindigkeit und einer bevorzugten Verzögerung berechnet wird.
Die DE 197 30 336 A1 beschreibt zudem eine Prädiktionseinrichtung zur Verwendung in einer Warneinrichtung, welche Ausgehend von Kurvenradien auf eine Strecke, Streckengegebenheiten in bzw. währen der Kurve sowie Momentanmesswerten Fahrzeugquerbeschleunigungen vorausberechnet und ausgehend von den Berechnungen die Ausgabe einer Warnung steuert. Dabei erfolgt die Steuerung der Warnung in vier Stufen wobei bei der Änderung der vorausberechneten Werte die Anpassung der Warnstufe durch eine mehrstufige Hysteresekurve beschrieben wird.
Diese aus dem Stand der Technik bekannten Lösungsansätze haben den Nachteil, dass der Warnhinweis vorn Navigationsgerät der Dynamik der Situation beim Annähern an ein Tempolimit nicht gerecht werden, da sie insbesondere die Veränderungen in Folge einer Veränderung der momentanen Geschwindigkeit weder bei der Evaluierung der Lage noch bei der Benutzerkommunikation bzw. der Ausgabe von Hinweisen ausreichend berücksichtigen und/oder umsetzten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass Benutzerhinweise mittels des Navigationssystems derart erfolgen, dass der Benutzer frühzeitig und kontinuierlich informiert wird, so dass er in Anbetracht der aktuellen Situation in angemessenem Umfang auf Hinweise des Navigationssystems reagieren kann.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Einrichtung zur Ermittlung eines Streckenverlaufes für ein Fortbewegungsmittel, nämlich eine Navigationseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben. Die dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde liegende Einrichtung umfasst eine Prozessoreinrichtung zur Durchführung von Datenverarbeitungsaufgaben, ein Positionssignalempfangsmittel, insbesondere für GPS-Signale, eine Positionsermittlungseinheit zur Bestimmung einer Position aus den empfangenen Positionssignalen, ein Bedienmittel, insbesondere mit Anzeigemittel, zur Darstellung des ermittelten Streckenverlaufes und zur Kommunikation mit dem Benutzer der Einrichtung. Die Einrichtung hat außerdem Zugriffsmöglichkeit auf eine Wegenetzdatenbank, die auch streckenspezifische Informationen umfasst. Die Wegenetzdatenbank kann von der Einrichtung mittels eines Speichermittels umfasst sein. Es kann sich aber auch um eine Wegenetzdatenbank handeln, welche mittels der Einrichtung zumindest zeitweise (z. B. online) zugänglich ist oder mittels einer mobilen Datenverbindung (z. B. GSM, EDGE, UMTS, HSDPA) für die Einrichtung zumindest zeitweise abrufbar (z. B. per download) ist.
Zur Realisierung des erfindungsgemäßen Betriebs ermittelt die Einrichtung selbsttätig und fortlaufend die Momentanposition und Momentangeschwindigkeit des Fortbewegungsmittels, in dem die Einrichtung angeordnet ist. Dies führt dazu, dass sowohl die aktuelle Momentanposition, als auch die aktuelle Momentangeschwindigkeit, welche beispielsweise aus einer Änderung der Momentanposition während eines definierten Zeitabschnittes ableitbar ist, der Einrichtung für weitere Berechnungen mittels der Prozessoreinrichtung zur Verfügung steht.
Da die Einrichtung unter Berücksichtigung des vom Benutzer vorgegebenen Zielortes den Streckenverlauf für das Fortbewegungsmittel errechnet hat, ist die Einrichtung in der Lage, selbsttätig die Ermittlung zumindest einer für zumindest einen Streckenabschnitt des Streckenverlaufes relevanten Steckeneigenschaft mittels Zugriff auf die Wegenetzdatenbank durchzuführen. Die Einrichtung ermittelt ebenfalls selbsttätig die Distanz ausgehend von der der Einrichtung bekannten Momentanposition des Fortbewegungsmittels bis zum Beginn des oben genannten Streckenabschnittes. Es ist der Einrichtung ebenfalls möglich, alle aus der Wegenetzdatenbank abrufbaren Informationen (z. B. Streckeneigenschaften eines Streckenabschnittes) in die Datenverarbeitung mit einzubeziehen.
Streckeneigenschaften von Streckenabschnitten können beispielsweise Eigenschaften sein, die den Benutzer des Fortbewegungsmittels zu irgendeiner Reaktion veranlassen sollten, sofern er dem Streckenverlauf unter Einhaltung aller Verkehrsvorschriften weiter folgen möchte. Beispielsweise könnte es sich um Hinweise bezüglich eines besonders gefährlichen Streckenabschnittes handeln, für den besondere Verhaltensweisen oder eine besondere Aufmerksamkeit des Benutzers des Fortbewegungsmittels erforderlich sind. Es könnte sich aber auch um eine Kennzeichnung eines Streckenabschnittes mittels Streckeneigenschaften handeln, welche der Benutzer manuell vergeben hat, um die Streckeneigenschaft als für ihn besonders relevant oder interessant zu definieren. Konkret, jedoch nicht abschließend, wären beispielsweise Streckeneigenschaften zu nennen, wie Tempolimits, gefährliche Kurvenabschnitte, gefährliche Streckenabschnitte mit Steinschlag oder Wildwechsel, verkehrsberuhigte Zonen und dergleichen. Es kommen hier vor allem jene Streckenabschnitte in Frage, welche vom Fahrer pro-aktives Handeln erfordern.
Die Einrichtung führt fortlaufend und selbsttätig bei erkannter Bewegung des Fortbewegungsmittels die Ermittlung zumindest eines Parameters unter Berücksichtigung der ermittelten Distanz zum oben genannten relevanten Streckenabschnitt und unter Berücksichtigung der Momentangeschwindigkeit des Fortbewegungsmittels und unter Berücksichtigung zumindest einer Streckeneigenschaft durch.
Nach Maßgabe des Parameters erfolgt die selbsttätige Auswahl zwischen zumindest zwei Betriebszuständen, wobei mittels der Betriebszustände die Kommunikation mit dem Benutzer gesteuert wird. Es erfolgt eine dem jeweiligen Betriebszustand angemessene Ansteuerung des Bedienmittels, so dass im Rahmen des ersten Betriebszustandes eine erste Visualisierung für den Benutzer mittels des Anzeigemittels realisiert wird und im Rahmen des zweiten Betriebszustandes eine zweite Visualisierung für den Benutzer mittels des Anzeigemittels realisiert wird. Die Auswertung des ermittelten Parameters kann auch zu dem Ergebnis führen, dass keine Kommunikation mit dem Benutzer erforderlich ist.
Bei den Lösungen des Standes der Technik fehlen diese dynamische und fortlaufende Analyse der aktuellen Situation und die mittels dieser Analyse realisierbare Koordination der Ausgabe von Hinweisen an den Benutzer unter Berücksichtigung der tatsächlichen Gegebenheiten bezüglich der Strecke und der charakteristischen Zustandsmerkmale des Fortbewegungsmittels. (Die erfindungsgemäße Lösung führt quasi zu einer Optimierung der zeitlichen Nähe eines Hinweises zu einem bevorstehenden und für den Benutzer relevanten Ereignis. Die Erfindung reagiert damit wesentlich flexibler auf die tatsächlichen Gegebenheiten, weil sie im Gegensatz zum Stand der Technik nicht schwerpunktmäßig auf der Auswertung statischer Informationen basiert (wie beispielsweise das maximal zulässige Tempo oder die momentane Straßenklasse eines Streckenabschnittes oder fest vorgegebene Annahmen bezüglich des Fahrverhaltens des Benutzers). Das erfindungsgemäße Verfahren hat viele Freiheitsgrade und ist offen für eine Vielzahl von Modifikationen bei der Ermittlung der Definition eines Ansteuerkriteriums. Dies macht auf der erfindungsgemäßen Lösung basierende Navigationsgeräte ausbaufähig und flexibel anpassbar auf die unterschiedlichsten Anwendungsbereiche.
Da der von der Einrichtung praktisch in vorausschauender Art und Weise ermittelte Benachrichtigungszeitpunkt so gewählt wird, dass er möglichst sinnvoll und zeitnah in Relation zum Ereignis erfolgt, kann der Fahrer einen wichtigen Hinweis (z. B. Warnhinweis) den aktuellen Streckengegebenheiten schnell zuordnen und angemessen reagieren, weil er für die bevorstehende Situation mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung zeitlich optimal sensibilisiert wurde. Dies kann auch dann hilfreich sein, wenn der Fahrer, beispielsweise aufgrund der überhöhten Geschwindigkeit seines Fahrzeuges, zu der Erkenntnis kommt, dass er nicht mehr in der Lage ist, angemessen zu reagieren. Zumindest kann der Fahrer in einem solchen Falle versuchen, alle noch möglichen Maßnahmen zu ergreifen, um möglichen Schaden für ihn oder andere Verkehrsteilnehmer (z. B. Auffahrunfälle wegen plötzlicher Bremsmanöver) abzuwenden.
Erfindungsgemäß erfolgt eine Berücksichtigung von zumindest drei Parameterschwellwerten (z. B. Beschleunigungsschwellwerten) zur Steuerung von zumindest vier Betriebszuständen, wobei die Auswahl der Betriebszustände basierend auch auf dem Ergebnis eines Vergleichs zwischen einem der Parameterschwellwerte mit dem Parameterwert (z. B. negative Beschleunigung) beruht. Durch diese Maßnahmen wird es dem Fahrer ermöglicht, vorzugsweise Geschwindigkeitsbeschränkungen der vorgeschriebenen Art und Weise einzuhalten. Gleichzeitig bietet das erfindungsgemäße Verfahren eine Verbesserungsmöglichkeit der Fahrsicherheit, da es möglich wird, Verzögerungszeiten (z. B. auch die Reaktionszeit des Fahrers) zu berücksichtigen.
Erfindungsgemäß arbeitet die Einrichtung mit einer Skalierung zur Realisierung einer mehrstufigen Benutzerkommunikation. Dies soll in erster Linie zur Veranschaulichung der Dringlichkeit des Inhalts eines Hinweises dienen. Die Einrichtung ermittelt die Skalierung und/oder Benutzerhinweisstufen selbsttätig dynamisch und fortlaufend, berücksichtigt dabei einen oder mehrere Parameterschwellwerte und passt den Benutzerhinweis nach Maßgabe der Skalierung kontinuierlich stufenlos oder stufenweise an.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Durch die Berücksichtigung eines Parameterschwellwerts bei der Auswertung erhält man die Möglichkeit, eine feingliedrige Bewertung des ermittelten Parameters durchzuführen und entsprechend des Bewertungsergebnisses die Auswahl der Betriebszustände zu steuern. Man hat damit die Möglichkeit, eine Abstufung vorzunehmen, welche auch komplexere Situationen erfassen und abbilden kann. Ein Schwellwert kann beispielsweise verwendet werden, um parameterspezifische Bereiche einzugrenzen.
Die Wahl eines Schwellwertes kann unter anderem auch abhängen von den Umgebungseigenschaften (wie zum Beispiel Temperatur, Regen, Schnee, Eis, etc.) und/oder von den Streckeneigenschaften (wie zum Beispiel Fahrbahnbelag, Steigung der Strecke, Kurven, etc.) und/oder von den Fahrzeugeigenschaften (wie zum Beispiel Bremseigenschaft des Fahrzeugs, ABS-Ausstattung, Bereifung, Gewicht, etc.).
Besonders bevorzugt ist das erfindungsgemäße Verfahren daher derart realisiert, dass es möglich ist, einen Parameterschwellwert mittels der Einrichtung automatisch zu modifizieren. Die Modifikation erfolgt beispielsweise unter Berücksichtigung zumindest einer ersten Datenvariablen zur Speicherung zumindest einer Datenkomponente. Diese Datenkomponente dient zur Charakterisierung zumindest einer Eigenschaft des Distanzstreckenverlaufes, wie beispielsweise der Umwelteigenschaften. Der Distanzstreckenverlauf ist dabei jener Streckenverlauf, welcher der zurückzulegenden Distanz zugrunde liegt und einer Teilstrecke der von der Einrichtung ermittelten und zurückzulegenden Gesamtstrecke entspricht. Auch kann eine solche Datenkomponente zur Charakterisierung zumindest einer Eigenschaft des Fortbewegungsmittels dienen, wie bereits weiter oben angedeutet. Generell sollten all jene Eigenschaften von der Einrichtung berücksichtigt werden, welche in irgendeiner relevanten Form einen Einfluss auf die Verfolgung des Distanzstreckenverlaufes mittels des Fortbewegungsmittels haben könnten. Die Modifikation der Schwellwerte ist daher nicht nur auf die Berücksichtigung von Eigenschaften bezüglich der Umgebung, der Strecke selbst oder des Fahrzeuges beschränkt. Während also im Basisverfahren unabhängig von Umgebungs-, Strecken- oder Fahrzeugeigenschaften konstante Schwellwerte definiert werden, die genügend Zeitraum bieten, um einen Großteil aller Fahrzeugklassen zu berücksichtigen (so dass diese beispielsweise gefahrlos abbremsen können), werden nun weitere Kriterien zur Optimierung herangezogen.
Vorteilhafterweise ist die Datenvariable als Datenvektor ausgebildet, der zumindest zwei Datenkomponenten zur Charakterisierung, wie oben erläutert, umfasst. Es ist somit leicht möglich, theoretisch beliebige Untergliederungen vorzunehmen. Beispielsweise könnten bei der Berücksichtigung von Umwelteigenschaften die Eigenschaften Temperatur, Regen, Schnee und Eis jeweils eine Datenkomponente eines Datenvektors mit beispielsweise vier Datenkomponenten darstellen. Mittels beispielsweise Array-Strukturen können diese Informationen leicht in der Einrichtung abgelegt und während des Betriebs über Zugriffe auf die einzelnen Array-Zellen mittels der Software der Einrichtung abgefragt werden.
Die Relevanz der Datenkomponenten eines Datenvektors muss nicht zwangsläufig identisch sein. Daher ist vorgesehen, dass zumindest eine von der Datenvariablen bzw. vom Datenvektor umfasste Datenkomponente eine spezifische Gewichtung umfassen kann. Auch wäre es denkbar, dass mehrere von der Datenvariablen bzw. vom Datenvektor umfasste Datenkomponenten eine gemeinsame Gewichtung umfassen, um die Relevanz von Datenvariablen bzw. von Datenvektoren zur Beschreibung voneinander völlig unterschiedlicher Eigenschaften (z. B. Eigenschaften der Umgebung und Eigenschaften des Fahrzeuges) im Rahmen der Modifikation eines Parameterschwellwertes berücksichtigen zu können. Durch diese Modifikation können neue Schwellwerte definiert werden, welche an die in der Realität vorhandenen Bedingungen adaptiert sind, was eine realitätsnähere Kommunikation mit dem Benutzer ermöglicht.
Zur Vereinfachung der internen Datenverarbeitungsschritte ist es zu bevorzugen, dass eine Datenkomponente einer Variablen bzw. eines Vektors mittels eines Zahlenwertes repräsentiert wird, wobei die Einrichtung bei zumindest zwei vorhandenen Datenkomponenten das arithmetische Mittel der Zahlenwerte bildet und dieses Ergebnis bei der Modifikation des Parameterschwellwertes berücksichtigt. Wichtig hierbei zu beachten ist, dass, falls die Gewichte nicht schon entsprechende Skalierungen berücksichtigen, die Summe der einzelnen Datenkomponenten entsprechend skaliert werden muss, und zwar unter Berücksichtigung der Wertebereiche, der Gewichtung und der Streckenattribute.
Der Standardwert t eines Parameterschwellwertes kann beispielsweise zu t' angepasst werden gemäß der Beziehung: t' = t·V(W(S1, ..., n))·V(W(U1, ..., m))·V(F1, ..., k)) wobei V(X) die Berechnung des arithmetischen Mittels der gewichteten Komponenten (gegeben durch W) eines Vektors X bezeichnet. In der oben exemplarisch dargestellten Beziehung wird der Standardwert t eines Parameterschwellwertes durch das arithmetische Mittel jeweils dreier gewichteter Vektoren S, U und F angepasst, wobei S zum Beispiel für die numerische Repräsentation von n verschiedenen Straßeneigenschaften steht oder U für m verschiedene Umgebungseigenschaften wie Regen, Temperatur oder Sichtbedingung. Anstatt eine Vielzahl von Einzelwerten zu verarbeiten, ist es durch die Mittelwertbildung möglich, die wesentliche Information auf wenige zu verarbeitende Daten zu konzentrieren und damit auch die Datenverarbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen.
Vorzugsweise wird ein erster Betriebszustand von der Einrichtung eingenommen, wenn der Parameterwert (z. B. negative Beschleunigung) zwischen einem ersten Parameterschwellwert (z. B. Beschleunigungsschwellwert t1) und einem zweiten Parameterschwellwert (z. B. Beschleunigungsschwellwert t2) liegt oder identisch mit dem ersten Parameterschwellwert ist. Der Schwellwert kann so definiert werden, dass sich das Fahrzeug noch in genügend großer Entfernung zum Beginn des relevanten Streckenabschnittes befindet, so dass beispielsweise noch genügend Zeit zum Einleiten eines Abbremsvorganges verbleibt. In diesem Falle würde ein Betriebszustand gewählt, welcher den bevorstehenden Streckenabschnitt beispielsweise mittels einer Anzeige an einem Anzeigemittel ankündigt, jedoch noch keine Warnung ausgibt.
Dem ersten Betriebszustand könnte ein zweiter Betriebszustand folgen, welcher eingenommen wird, wenn der Parameterwert (z. B. negative Beschleunigung) im Wesentlichen zwischen dem zweiten (z. B. Beschleunigungsschwellwert t2) und einem dritten (z. B. Beschleunigungsschwellwert t3) Parameterschwellwert liegt oder identisch mit dem zweiten (Beschleunigungsschwellwert t2) Parameterschwellwert ist. Diese Schwellwerte könnten derart dimensioniert sein, dass sich das Fahrzeug bei Erzeugung eines Benutzerhinweises stets noch in genügend großer Entfernung vom relevanten Streckenabschnitt befindet und somit ein gefahrloses Abbremsen möglich ist, wobei dem Benutzer im Rahmen des zweiten Betriebszustandes nun signalisiert werden könnte, dass er mit dem Abbremsen beginnen sollte (Anzeige eines Handlungsvorschlages).
Diesen beiden Betriebszuständen könnte ein dritter Betriebszustand folgen, welcher eingenommen wird, wenn der Parameterwert (z. B. negative Beschleunigung) im Wesentlichen oberhalb des dritten (z. B. Beschleunigungsschwellwert t3) Parameterschwellwertes liegt oder identisch mit dem dritten (z. B. Beschleunigungsschwellwert t3) Parameterschwellwert ist. Dies könnte bedeuten, dass sich das Fortbewegungsmittel in einer kritischen Entfernung zum Streckenabschnitt befindet, so dass kein gefahrloses Abbremsen mehr möglich ist oder keine Möglichkeit mehr besteht, angemessen zu reagieren. Dieser Betriebszustand dient dann dazu, den Fahrer zu warnen (Anzeige eines Alarmsignals).
Sollte sich die Einrichtung in einem vierten Betriebszustand befinden, welcher eingenommen wird, wenn der Parameterwert (z. B. negative Beschleunigung) im Wesentlichen unterhalb des ersten (z. B. Beschleunigungsschwellwert t1) Parameterschwellwertes liegt, so könnte dies dazu genutzt werden, den Fahrer ohne Störungen gewähren zu lassen (Ruhezustand) und die weitere Fortbewegung mittels der Einrichtung zu beobachten, bis ein relevantes Ereignis stattfindet, welches den Wechsel in einen der anderen weiter oben genannten Betriebszustände bewirkt.
Die Benutzerkommunikation erfolgt vorzugsweise nach Maßgabe eines der Betriebszustände mittels eines Benutzerhinweises in visueller und/oder akustischer und/oder taktiler Form. Dies könnte beispielsweise mittels eines Anzeigemittels oder einer akustischen Ausgabe oder eines Vibrationsmittels realisiert sein. Je nach Wunsch und persönlichen Präferenzen könnte der Benutzer sich für eine der Möglichkeiten durch geeignete Auswahl am Benutzerinterface entscheiden.
Im Rahmen des oben genannten zweiten Betriebszustandes (Handlungsvorschlag) könnte erfindungsgemäß anstelle einer Anzeige bezüglich der Reduzierung der Geschwindigkeit ein mehrstufiges Hinweissystem implementiert sein, welches abhängig von der benötigten Bremsstärke (negative Beschleunigung, BA) Hinweise mit steigender Dringlichkeit anzeigt. Dies könnte wie folgt umgesetzt werden: Die aktuelle Dringlichkeit eines Bremsvorgangs kann für den exemplarischen Fall von 3 Beschleunigungsschwellwerten (t1, t2, t3) stufenweise von der Einrichtung ermittelt werden. Mit m = (t3 – t2) und der Gleichung Sk = round((BA – t2)/m), wird die aktuelle Warnstufenskalierung Sk ermittelt. „round” repräsentiert eine Rundungsfunktion zur Rundung des Divisionsergebnisses zu einer ganzen Zahl. Eine mögliche Anwendung wäre zum Beispiel die Verwendung der so berechneten aktuellen Warnstufe als Maß für eine farbliche Darstellung, wobei die höchste Warnstufe in einer Signalfarbe (wie etwa rot) dargestellt wird.
Eine weitere Möglichkeit zur Realisierung einer erfindungsgemäßen mehrstufigen Signalisierung ist zum Beispiel die Verwendung eines so genannten softwareimplementierten Fortschrittsbalkens, dessen Länge ein Maß für die Dringlichkeit eines erforderlichen Bremsvorganges repräsentiert. Hierzu wird eine Skalenweite bestimmt und eine entsprechende Skalierung gemäß Sk = (BA – t2)/m berechnet. Der berechnete Wert Sk gibt dann die Länge des Fortschrittsbalkens an, wobei Sk = 0 keinen Bremsvorgang erfordert und Sk = n einen maximalen Bremsvorgang erfordert, unter der Annahme n sei die Anzahl der Hinweisstufen. Dieses Ablaufschema wird kontinuierlich von der Einrichtung während des Navigationsbetriebes wiederholt, zumindest solange sich das Fortbewegungsmittel in Bewegung befindet.
Ähnliche mehrstufige Hinweissysteme könnten auch in allen anderen Betriebszuständen vorgesehen sein, um die dort zu vermittelnde Benutzerinformation unter Berücksichtigung der Dringlichkeit an den Benutzer zu übermitteln.
Ganz besonders bevorzugt wird von der Einrichtung der Zeitpunkt der Benutzerkommunikation mit weiteren navigationsspezifischen Hinweisen koordiniert. Bei akustischer Ausgabe von Warnhinweisen wird beispielsweise erst dann der Warnhinweis ausgegeben, wenn im selben Moment gerade keine andere Sprachausgabe (wie z. B. ein angekündigtes Abbiegemanöver) getätigt wird. Erst zu dem Zeitpunkt, zu dem eine eventuell gerade laufende Sprachausgabe im Wesentlichen beendet wird, wird der Warnhinweis mit geeignetem Warnlevel unter Berücksichtigung der aktuellen Momentanposition kommuniziert.
Im Rahmen der folgenden Erläuterungen werden folgende Symbole verwendet:

r: – Streckenverlauf zwischen Startpunkt und Zielpunkt der Strecke.
pw: – Position des Beginns eines Streckenabschnittes.
pv: – Momentanposition des Fortbewegungsmittels.
v0: – Momentangeschwindigkeit des Fortbewegungsmittels.
a: – Beschleunigung des Fortbewegungsmittels.
S: – Distanzstreckenverlauf zwischen pv und pw.
d: – Distanz zwischen pv und pw.
S1, ..., n = <a1, ..., an>: – Vektor mit n Attributen ai, welcher die Eigenschaften (z. B. Kurven, Steigung, Straßenbelag, etc.) des Distanzstreckenverlaufes S beschreibt.
W(S1, ..., n): – gewichteter Vektor für S1, ..., Sn, wobei W(S1, ..., n) = <w1·a1, ..., wn·an> den verschiedenen Attributen ai eine Gewichtung gibt.
U1, ..., m = <u1, ..., um>: – Vektor mit m Attributen ui, welcher die Eigenschaften bezüglich Umgebungsbedingungen (z. B. Regen, Temperatur, Sichtweite etc.) entlang des Distanzstreckenverlaufes S beschreibt.
W(U1, ..., m): – gewichteter Vektor für U1, ..., Um mit Wirkung wie W(S1, ..., n).
F1, ..., k = <f1, ..., fk>: – Vektor mit k Attributen f, welcher die Eigenschaften bezüglich des Fahrzeuges (z. B. Bremsweg, Gewicht, Bereifung etc.) beschreibt.
W(F1, ..., m): – gewichteter Vektor für F1, ..., Fm mit Wirkung wie W(S1, ..., n) oder W(U1, ..., m).
t1, t2 und t3: – Beschleunigungsschwellwerte.
R: – Tempolimit.
TL: – Zeit, bis das Fortbewegungsmittel die Position pw erreicht.
s: – Weg
v: – Geschwindigkeit
t: – Zeit
BA: – Negative Beschleunigung zur Abbremsung des Fortbewegungsmittels auf R bis zum Erreichen der Position pw.

1 zeigt die Darstellung einer Geschwindigkeitsbeschränkung aus dem Stand der Technik;
2 zeigt den erfindungsgemäßen Anzeigebetriebszustand (inhaltlich optisch identisch mit 1, jedoch erfindungsgemäß visualisiert;
3 zeigt den erfindungsgemäßen Vorschlagsbetriebszustand mit Warnstufe 1 (siehe Pfeil unterhalb des Verkehrsschildes);
4 zeigt den erfindungsgemäßen Vorschlagsbetriebszustand mit Warnstufe 2 (siehe Pfeil unterhalb des Verkehrsschildes);
5 zeigt den erfindungsgemäßen Vorschlagsbetriebszustand mit Warnstufe 3 (siehe Pfeil unterhalb des Verkehrsschildes);
6 zeigt ein Symbol zur Kennzeichnung einer Geschwindigkeitsbeschränkung;
7 zeigt grob schematisch die Anwendung der Erfindung;
8 zeigt die mögliche Existenz von Distanzstreckenparametern;
9 zeigt ein Ablaufdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren;
10 zeigt einige Beispiele bezüglich der Ermittlung bzw. Festlegung von Systemvariablen.
Wie in 1 gezeigt und bereits einleitend erläutert, werden streckenrelevante Informationen wie Tempolimits häufig ohne zeitliche Nähe und ausschließlich basierend auf der Momentanposition des Fortbewegungsmittels als Hinweis für den Benutzer am Anzeigemittel dargestellt (hier Tempolimit 50). Es fehlt dabei die Berücksichtigung der zeitlichen Nähe und der tatsächlich vorherrschenden Bedingungen.
Die 2 bis 5 werden im Rahmen des nachfolgenden Beispiels erläutert. Das Beispiel geht von einer Geschwindigkeitswarnfunktion aus, welche dem Fahrer frühzeitig und angepasst an sein Fahrverhalten sowie an die aktuell vorherrschenden Umgebungseigenschaften und Streckeneigenschaften Hinweise und eine Unterstützung zum Einhalten von Geschwindigkeitsbeschränkungen geben soll. Der von der Einrichtung ermittelte relevante Streckenabschnitt ist in diesem Fall ein Streckenabschnitt mit vorgegebenem Tempolimit. Das Beispiel erläutert die Erfindung daher aus Sicht der vom Fahrer aufgrund der Hinweise des Navigationssystems durchzuführenden Geschwindigkeitsanpassungen. Die Erfindung ist jedoch ausdrücklich nicht auf die reine Anwendung als Geschwindigkeitswarnsystem beschränkt. Wie zuvor schon erläutert, ist die Anwendung der Erfindung auf Streckenabschnitte mit Tempolimit nur eine von vielen möglichen Anwendungen, die nicht immer auch mit einer Reduzierung der aktuellen Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels einhergehen müssen.
Die Erfindung könnte beispielsweise wie folgt zum Einsatz kommen: Ein das erfindungsgemäße Navigationssystem umfassendes Fahrzeug nähert sich mit einer Geschwindigkeit von v0 = 120 km/h einem Steckenabschnitt, innerhalb dessen ein Tempolimit von R = 60 km/h gesetzlich vorgeschrieben ist (in 2 wird beispielhaft 50 km/h angezeigt). Dieser Streckenabschnitt sei derzeit 700 Meter von der Momentanposition des Fortbewegungsmittels entfernt. Ein Teil der von der Einrichtung fortlaufend ermittelten Variablen ist in Tabelle 1 dargestellt. Es wird daher empfohlen, jedes Mal, wenn im nachfolgenden Beispiel von einer Geschwindigkeitsveränderung die Rede ist, die Tabelle 1 zu konsultieren, um die Änderung der systeminternen Variablen nachzuvollziehen.
Dem erfindungsgemäßen Navigationssystem liegen die Momentanposition und die Momentangeschwindigkeit von v0 = 33,36 m/s des Fortbewegungsmittels fortlaufend vor. Es ermittelt nun selbsttätig mittels Zugriff auf die Wegenetzdatenbank, dass ein Streckenabschnitt mit Tempolimit 60 km/h unmittelbar bevor steht. Zusätzlich ermittelt das Navigationssystem die Distanz von d = 700 Metern bis zum Beginn dieses Streckenabschnittes ausgehend von der Momentanposition des Fortbewegungsmittels.
Unter Berücksichtigung der ermittelten Distanz d = 700 Meter und der Momentangeschwindigkeit v0 = 33,36 m/s des Fortbewegungsmittels werden nun zwei Parameter ermittelt. Der erste Parameter ist die Zeit TL. Für diese Zeit gilt TL = (d/v0) = 700 Meter/33,36 m/s = 20,98 Sekunden (gerundet).
Als weiterer Parameter wird BA ermittelt. Es gilt BA = (v0 – R)/t oder BA = (v0 – R)/(d/v0). Da BA unmittelbar aus den vorgegebenen Daten ermittelbar ist, könnte der Zwischenschritt zur Ermittlung des ersten Parameters TL auch entfallen. Hintergrund hierfür ist, dass für die Zeit t = TL gewählt wird. Wenn der Bremsvorgang innerhalb der Zeit TL abgeschlossen werden kann, ist sichergestellt, dass das Fahrzeug nach Überwindung der Distanz d und damit beim Erreichen des durch das Tempolimit gekennzeichneten Streckenabschnittes eine Geschwindigkeit aufweist, die die Geschwindigkeitsvorgabe zumindest nicht überschreitet. BA errechnet sich in diesem Beispiel zu BA = 0,79 m/s² (gerundet).
Zur Vorbereitung des Zeitpunktes und der Art des Hinweises an den Benutzer wird nun basierend auf BA eine Auswertung dieses Parameters BA gestartet, wobei das Ergebnis der Auswertung als Ansteuerkriterium für die Ansteuerung des Bedienmittels zur Ausgabe eines Hinweises an den Benutzer der Einrichtung bezüglich der relevanten Streckeneigenschaft dient. Ein selbsttätiger Wechsel zwischen wenigstens zwei Betriebszuständen (z. B. „Hinweis erforderlich” oder „Hinweis nicht erforderlich”) der Einrichtung erfolgt nach Maßgabe des Ansteuerkriteriums (z. B. BA überschreitet oder unterschreitet einen Vergleichswert) und die Ansteuerung des Bedienmittels (z. B. Visualisierung am vom Bedienmittel umfassten Anzeigemittel) erfolgt nach Maßgabe des mittels des Vergleichs eingenommenen Betriebszustandes.
In diesem konkreten Beispiel nutzt die Einrichtung drei vordefinierte Beschleunigungsschwellwerte t1 bis t3, welche im Rahmen des Ansteuerkriteriums berücksichtigt werden und als Vergleichswert für den Parameter BA herangezogen werden. Genauer gesagt wird überprüft, welchem Schwellwertebereich der Parameter BA zuzuordnen ist. Die Schwellwerte liegen bei t1 = 1.0 m/s², t2 = 2.0 m/s² und t3 = 3.0 m/s². BA ist im aktuellen Falle mit 0,79 m/s² kleiner als t1, was die Einrichtung als unkritisch einordnet. Der Vergleich von BA mit t1, welcher als Ansteuerkriterium dient, führt daher zu der systeminternen Entscheidung, dass kein Handlungsbedarf besteht. Das Fahrzeug ist noch weit genug vom Beginn des Tempolimits entfernt und die Fahrzeuggeschwindigkeit ist nicht so hoch, dass der Fahrer nicht mehr abbremsen könnte. Es besteht bisher demnach keine Notwendigkeit, dem Benutzer einen Hinweis auf die voraus liegende Geschwindigkeitsbegrenzung zu geben und ihn unnötigerweise vom Straßenverkehr abzulenken.
Es sei nun angenommen, dass der Fahrer die Geschwindigkeit auf 150 km/h erhöht, wobei die Distanz nur noch 600 Meter beträgt. Die systeminternen Variablen werden teilweise auf neue Werte gesetzt (siehe Tabelle 1). Das erfindungsgemäße Navigationssystem teilt dem Fahrer nun aufgrund eines Wechsels des Betriebszustandes bedingt durch den veränderten Parameter BA (BA = 1,74 m/s²) mit, dass auf der voraus liegenden Strecke mit einem Tempolimit zu rechnen ist. Diese Mitteilung könnte zunächst beispielsweise rein visuell mittels eines Tempolimitschildes geschehen, welches am Anzeigemittel angedeutet wird (siehe 2). Um deutlich zu machen, dass das Tempolimit bevorsteht und aktuell noch nicht relevant ist, könnte das Schild beispielsweise grau schattiert angezeigt werden. Es wird damit noch keine Dringlichkeit für ein Abbremsen vom System signalisiert, da die Distanz immer noch groß genug ist. Dieser Anzeigebetriebszustand ist dadurch gekennzeichnet, dass BA > t1 und BA < t2 ist. Immer dann befindet sich in diesem Beispiel das Fahrzeug in genügend großer Entfernung zum Streckenabschnitt, so dass ein gefahrloses Abbremsen möglich ist und trotzdem noch genügend Zeit verbleibt, um ein Abbremsen einzuleiten.
Angenommen, der Fahrer verringert seine Geschwindigkeit nicht und die Distanz beträgt nun nur noch 450 Meter. Da der nun benötigte Bremsvorgang eine Beschleunigung (BA = 2,31 m/s²) erfordern würde, die über dem Schwellwert von t2 liegt, wechselt das System in einen weiteren Betriebszustand. Im Rahmen dieses Betriebszustandes ermittelt die Einrichtung eine erste Anzeigestufe (Warnstufe 1), welche hier exemplarisch durch die Anzeige eines beispielsweise grünen Pfeils (3) unterhalb des Verkehrsschildes (6) realisiert wird. Somit wird dem Benutzer visualisiert, dass er eine Abbremsung des Fortbewegungsmittels einleiten sollte. Dieser Betriebszustand ist dadurch gekennzeichnet, dass t3 > BA >= t2 gilt und am Anzeigemittel ein Vorschlag für die weitere Vorgehensweise für den Benutzer angezeigt wird. Das Fahrzeug befindet sich in genügend großer Entfernung zu dem Streckenabschnitt, so dass noch ein gefahrloses Abbremsen möglich ist und es sinnvoll ist, mit dem Abbremsen zu beginnen.
Angenommen, der Fahrer verringert die Fahrzeuggeschwindigkeit nun von 150 km/h auf 130 km/h, dies erfolgt aber jedoch zu langsam, und mittlerweile beträgt die Distanz nur noch 250 Meter (BA = 2,81 m/s²). Das System erkennt, dass trotz des bereits durch den Fahrer eingeleiteten leichten Abbremsens die Dringlichkeit einer größeren Geschwindigkeitsreduzierung vorherrscht (Warnstufe 2). Entsprechend wird eine zweite Warnstufe aktiviert, beispielsweise durch Ändern der Farbe und/oder Länge des oben beschriebenen und aus 3 bekannten Pfeils (4), um dem Fahrer diese erhöhte Dringlichkeit zu visualisieren.
Angenommen, der Fahrer reagiert trotz der Hinweise immer noch nicht angemessen und reduziert die Geschwindigkeit nur auf 100 km/h bei einer nun vorherrschenden Distanz von 105 Metern bis zum Beginn des relevanten Streckenabschnittes (BA = 2,94 m/s²). Unter diesen Gegebenheiten befindet sich das Fahrzeug in einer kritischen Distanz zum relevanten Streckenabschnitt, so dass kein gefahrloses Abbremsen mehr möglich ist oder keine Möglichkeit mehr besteht, die Geschwindigkeit so zu reduzieren, dass mit Erreichen des relevanten Streckenabschnittes die Geschwindigkeit des Fahrzeugs kleiner oder gleich der Tempolimitvorgabe ist. Das System gibt einen Hinweis mit der höchsten Dringlichkeitsstufe am Anzeigemittel aus (5), beispielsweise durch Verwendung der zusätzlichen Signalfarbe Rot und/oder einer weiteren Veränderung der Geometrie (z. B. der Länge) des Pfeils unterhalb des Verkehrsschildes.
Angenommen, der Fahrer reagiert nun endlich angemessen und verringert die Geschwindigkeit auf 70 km/h bei einer Distanz von 30 Meter zu dem relevanten Streckenabschnitt (BA = 1,80 m/s²). In diesem Falle wechselt das System wieder in den Anzeigezustand und informiert den Benutzer bezüglich der voraus liegenden Geschwindigkeitsbeschränkung gemäß 2 wie oben beschrieben.
Sobald das Fahrzeug in den beschränkten Bereich einfährt, kann die übliche Darstellung einer Geschwindigkeitsbeschränkung erfolgen, beispielsweise durch ein Verkehrsschild, welches das Tempolimit darstellt (6).
Falls BA < t1 wird, so würde der momentane Betriebszustand in den Ruhezustand versetzt, in dem keine relevante Anzeige erfolgt.
Zusammenfassend existieren folgende Betriebszustände: „Ruhe”: Kein Hinweis wird gegeben, da die Entfernung zur Startposition der Geschwindigkeitsbegrenzung und momentane Fahrzeuggeschwindigkeit dies nicht erfordern.
„Anzeigen”: Dem Fahrer wird durch einen Hinweis signalisiert, dass sich auf der voraus liegenden Strecke eine Geschwindigkeitsbegrenzung befindet.
„Vorschlag”: Dem Fahrer wird signalisiert, dass er seine momentane Geschwindigkeit reduzieren muss.

„Alarm”: Dem Fahrer wird signalisiert, dass er nur mit einer starken Abbremsung bzw. gar nicht mehr angemessen und gefahrlos die Geschwindigkeit verringern kann, ohne eine Geschwindigkeitsüberschreitung zu riskieren.

Für alle Zustände gilt: t1 = 1 m/s², t2 = 2 m/s², t3 = 3 m/s², R = 16.68 m/s (60 km/h)
v0 = 120 km/h d = 700 m	v0 = 150 km/h d = 600 m
v0 = 33.36 m/s TL = 20.98 s BA = 0.79 m/s² Warnskala = 0.33 Betriebszustand: ruhe	v0 = 41.7 m/s TL = 10.79 s BA = 1.74 m/s² Warnskala = 0.33 Betriebszustand: anzeigen
v0 = 150 km/h d = 450 m	v0 = 130 km/h d = 250 m
v0 = 41.7 m/s TL = 10.79 s BA = 2.31 m/s² Warnsala = 0.33 Betriebszustand: vorschlag Warnstufe: 1	v0 = 36.14 m/s TL = 6.91 s BA = 2.81 m/s² Warnskala = 0.33 Betriebszustand: vorschlag Warnstufe: 2
v0 = 100 km/h d = 105 m	v0 = 70 km/h d = 30 m
v0 = 27.8 m/s TL = 3.77 s BA = 2.94 m/s² Warnskala = 0.33 Betriebszustand: vorschlag Warnstufe: 3	v0 = 19.46 m/s TL = 1.54 s BA = 1.80 m/s² Warnskala = 0.33 Betriebszustand: anzeigen

Tabelle 1 – Systemzustandsvariablen

7 zeigt die prinzipielle Funktionsweise der Erfindung anhand einer grob schematischen Skizze, welche den von der erfindungsgemäßen Einrichtung ermittelten Streckenverlauf zwischen Startpunkt („Start”) und Zielpunkt („Ziel”) darstellt.
Die Einrichtung ermittelt selbsttätig und fortlaufend die Momentanposition pv des Fortbewegungsmittels, welches sich entlang des von der Einrichtung ermittelten Streckenverlaufes r ausgehend vom Startpunkt bis zum Zielpunkt bewegt. Ebenfalls erfolgt die selbsttätige Ermittlung zumindest einer für zumindest einen Streckenabschnitt (grau schraffiertes Rechteck) des Streckenverlaufes relevanten Steckeneigenschaft mittels Zugriff auf die Wegenetzdatenbank sowie die selbsttätige Ermittlung der Distanz d zum Beginn dieses Streckenabschnittes ausgehend von der Momentanposition pv des Fortbewegungsmittels, welche entlang des Distanzstreckenverlaufes S vom Fortbewegungsmittel zurück zu legen ist. Der Distanzstreckenverlauf S liegt zwischen der Momentanposition pv des Fortbewegungsmittels und dem Beginn pw des Streckenabschnittes (grau schraffiertes Rechteck). In diesem Beispiel handelt es sich bei dem Streckenabschnitt (grau schraffiertes Rechteck) um eine geschwindigkeitsbegrenzte Zone mit Tempolimit R, die zu beachten ist.
Für die Realisierung der Erfindung werden im Rahmen des Verfahrens unter anderem folgende physikalischen Gesetzmäßigkeiten firmwareseitig implementiert:
Zurückgelegte Strecke des Fahrzeugs nach einer Zeit t: s(t) = a/2·t² + v0·t Geschwindigkeit des Fahrzeugs nach einer Zeit t: v(t) = vo + a·t Zeit, nach der das Fahrzeug eine bestimmte Geschwindigkeit v erreicht hat: t = (v – vo)/a Einfacher Bremsweg (ohne Berücksichtigung von Umgebungs- und Straßeneigenschaften): s = v²/(2·a) Benötigte Zeit TL (time to limit) bei konstanter Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf dem Weg von pv nach pw: TL = (d/v0) Benötigte Beschleunigung (negative und konstant) a, um von Geschwindigkeit v0 auf R abzubremsen innerhalb der Zeit t: a = (v0 – v)/t wobei v die voraus liegende zu beachtende zulässige Geschwindigkeit R und wobei a unter diesen Gegebenheiten die so genannte „break acceleration” (negative Beschleunigung) darstellt.
8 deutet die erfindungsgemäße Verwendung von Streckenabschnittsparametern an.
Aus den Erläuterungen weiter oben ist bekannt, dass als Ansteuerkriterium auch ein Schwellwert berücksichtigt werden kann, welcher als Vergleichswert für den Parameter herangezogen werden kann. Im zuvor genannten Beispiel wurden konkret vier Schwellwerte t1 bis t3 herangezogen. Nun sieht die Erfindung vor, dass zumindest einer der Schwellwerte t1 bis t3 unter Berücksichtigung zumindest eines den Distanzstreckenverlauf S (grau schattierter Kreis) charakterisierenden Datensatzes selbsttätig von der Einrichtung modifizierbar ist, wobei der Datensatz Umgebungseigenschaften oder Streckeneigenschaften (grau schattierte Ellipse) oder Fortbewegungsmitteleigenschaften (nicht gezeigt) beschreibt. Das bedeutet, es werden die zwischen der Momentanposition pv des Fortbewegungsmittels und dem Startpunkt pw des relevanten Streckenabschnittes zu beachtenden Streckeneigenschaften oder Streckenkriterien des Distanzstreckenverlaufes S oder Umgebungskriterien fortlaufend von der Einrichtung ermittelt und berücksichtigt.
Diese Kriterien können mittels der Wegenetzdatenbank oder ggf. am Fahrzeug vorhandener Sensoren oder sonstiger Informationsmittel von der Einrichtung ermittelt und beispielsweise als Datenvektor abgespeichert werden. Der Datenvektor S zur Beschreibung der Streckeneigenschaften des Distanzstreckenverlaufes S könnte beispielsweise so aufgebaut sein, dass seine Attribute a1 bis an unterschiedliche charakteristische Größen zur Beschreibung der Strecke umfassen. So könnte beispielsweise a1 die Kurvensituation, a2 die Streckensteigung und a3 die Eigenschaften des Straßenbelages beschreiben. Weitere Kriterien sollten aufgenommen werden. Für den Vektor gilt S1, ..., n = <a1, ..., an>.
Der Datenvektor U zur Beschreibung der Umgebungseigenschaften könnte beispielsweise so aufgebaut sein, dass seine Attribute u1 bis un unterschiedliche charakteristische Größen zur Beschreibung der Umgebungssituation umfassen. So könnte beispielsweise u1 die Niederschlagssituation, u2 die Temperatursituation und u3 die Sichtverhältnisse beschreiben. Weitere Kriterien sollten aufgenommen werden. Für den Vektor gilt damit U1, ..., n = <u1, ..., un>.
Der Datenvektor F zur Beschreibung der Fahrzeugeigenschaften könnte beispielsweise so aufgebaut sein, dass seine Attribute f1 bis fn unterschiedliche charakteristische Größen zur Beschreibung des Fahrzeuges umfassen. So könnte beispielsweise f1 den Bremsweg, f2 das Gewicht und f3 die Bereifung beschreiben. Weitere Kriterien sollten aufgenommen werden. Für den Vektor gilt damit F1, ..., n = <f1, ..., fn>.
Es wird vorgeschlagen, die Vektorattribute mit Zahlenwerten zu belegen, welche beispielsweise als Referenz für eine Tabelle dienen könnten, welche von der Einrichtung verarbeitet wird.
Jeder Vektor bzw. jedes Attribut kann eine Gewichtung für seine Relevanz umfassen, welche bei der erfindungsgemäßen Datenverarbeitung berücksichtigt wird und bewirkt, dass der Datensatz nach Maßgabe des Gewichtungsfaktors bei der Modifikation des Schwellwertes berücksichtigt wird. Die Einrichtung kann beispielsweise das arithmetische Mittel der einzelnen Datensatzkomponenten eines Datensatzes bzw. Vektors bilden und dieses Ergebnis bei der Modifikation des Schwellwertes berücksichtigen. Ein solcher gewichteter Vektor hat die allgemeine Form W(S1, ..., n), wobei diese die einzeln mit einer Gewichtung versehenen Attribute <w1·a1, ..., wn·an> umfasst. Die Gewichtung könnte beispielsweise derart realisiert werden, dass ein einzelnes Attribut zu 0% bis 100% berücksichtigt werden kann, indem w einen Zahlenbereich von 0 bis 100 abdeckt.
9 zeigt ein Ablaufdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren, welches in erster Linie darauf beruht, dass zunächst die Fahrzeugposition, die Distanz zu einem relevanten Streckenabschnitt, die Momentangeschwindigkeit und ein für den Streckenabschnitt relevantes Tempolimit unter Verwendung der in den Wegenetzdatenbanken abgespeicherten Informationen und der mittels der Einrichtung ermittelbaren Positionsinformationen ermittelt werden. Anschließend wird eine gegebenenfalls erforderliche negative Beschleunigung BA ermittelt und/oder der Zeitraum, innerhalb dessen die Geschwindigkeitsreduktion der Momentangeschwindigkeit auf die bei Beginn des Streckenabschnittes einzuhaltende Richtgeschwindigkeit vom Benutzer der erfindungsgemäßen Einrichtung durchgeführt werden muss. Für die Hinweisgenerierung für den Benutzer werden nun noch die bereits zuvor erläuterten Beschleunigungsschwellwerte hinzugezogen, um ein Kriterium für die Dringlichkeit eines Benutzerhinweises zu schaffen und die Einrichtung in einen entsprechenden Betriebszustand zu überführen. Der Betriebszustand legt anschließend die erforderliche Aktion fest, mittels derer ein Hinweis an den Benutzer erfolgen soll. Für den Hinweis selbst werden wiederum mehrere Hinweislevel unterschieden, welche eine Kategorisierung des Hinweises zwischen den Kategorien „nicht dringlich” und „extrem dringlich” gestatten.
Die in 10 gezeigten Beispiele sind selbsterklärend und zeigen nochmals die Inhalte einiger Systemvariablen TL und BA unter Berücksichtigung der Momentangeschwindigkeit v0 und der Distanz d. Die von der Einrichtung durchgeführte Aktion bzw. der momentane Betriebszustand wechselt unter Berücksichtigung des vorgegebenen Tempolimits R = 70 km/h vom Zustand „anzeigen” (Beispiel 1) über den Zustand „ruhe” (Beispiel 2) bis hin zum Zustand „vorschlag” (Beispiel 3).
Im unteren Bereich der 10 sind die Schwellwerte t1 bis t3 entlang einer Achse aufgetragen. Diese Schwellwerte sind in der Einrichtung abgespeichert und dienen dazu, den Zustand abhängig von dem Systemparameter BA in Bereiche einzuordnen. Solange BA im Bereich zwischen t1 = 1,0 m/s² und t2 = 1,6 m/s² liegt (Beispiel 1), ist der Zustand „anzeigen” aktiv. Für BA im Bereich t2 = 1,6 m/s² bis t3 = 4,0 m/s² ist der Zustand „vorschlag” aktiv (Beispiel 3) und für BA > t3 = 4,0 m/s² ist der Zustand „alarm” (kein Beispiel) aktiv. Für BA unter t1 = 1,0 m/s² ist der Zustand „ruhe” (Beispiel 2) aktiv. Diese Aussagen gelten für ein Tempolimit von 70 km/h im relevanten bevorstehenden Streckenabschnitt.

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung zur Ermittlung eines Streckenverlaufes (r) für ein Fortbewegungsmittel, nämlich einer Navigationseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die Einrichtung umfassend eine Prozessoreinrichtung, ein Positionssignalempfangsmittel, eine Positionsermittlungseinheit zur Bestimmung einer Position aus den empfangenen Positionssignalen, ein Bedienmittel zur Darstellung des ermittelten Streckenverlaufes und zur Kommunikation mit dem Benutzer der Einrichtung, ein Mittel für den Zugriff auf eine Wegenetzdatenbank, die auch streckenspezifische Informationen umfasst, mit folgenden Verfahrensschritten: a) selbsttätige Ermittlung der Momentanposition (pv) und der Momentangeschwindigkeit (v0) des Fortbewegungsmittels; b) selbsttätige Ermittlung zumindest einer für zumindest einen Streckenabschnitt des Streckenverlaufes (r) relevanten Steckeneigenschaft (R), sowie selbsttätige Ermittlung der Distanz (d) zum Beginn (pw) dieses Streckenabschnittes ausgehend von der Momentanposition (pv) des Fortbewegungsmittels; c) selbsttätige Ermittlung zumindest eines ersten Parameters (BA) unter Berücksichtigung der ermittelten Distanz (d), der Momentangeschwindigkeit (v0) und der Streckeneigenschaft (R); d) selbsttätige Auswahl zwischen zumindest zwei Betriebszuständen nach Maßgabe des Parameters (BA), wobei mittels der Betriebszustände die Kommunikation mit dem Benutzer gesteuert wird, wobei eine Auswahl zwischen vier Betriebszuständen unter Berücksichtigung von zumindest drei Parameterschwellwerten (t1, t2, t3) erfolgt, wobei die Auswahl basierend auch auf dem Ergebnis eines Vergleichs zwischen zumindest einem der Parameterschwellwerte (t1, t2, t3) und dem Parameter (BA) beruht, und wobei in zumindest einem Betriebszustand zusätzlich eine von zumindest einem Parameterschwellwert (t2, t3) abgeleitete Skalierung (Sk) zur Definition der Dringlichkeit des Inhalts eines Benutzerhinweises unter Berücksichtigung des Parameters (BA) selbsttätig ermittelt wird, und wobei der Benutzerhinweises nach Maßgabe der Skalierung (Sk) mittels des Bedienmittels kontinuierlich stufenlos oder stufenweise angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameterschwellwert (t1, t2, t3) modifiziert wird unter Berücksichtigung einer ersten Datenvariablen (S, U, F) zur Speicherung einer ersten Datenkomponente (a, u, f), wobei die Datenkomponente (a, u, f) auch zur Charakterisierung zumindest einer Eigenschaft des Distanzstreckenverlaufes (s), welcher der Distanz (d) zugrunde liegt, und/oder auch zur Charakterisierung zumindest einer Eigenschaft des Fortbewegungsmittels und/oder auch zur Charakterisierung zumindest einer Eigenschaft der Umgebung dient.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine von der Datenvariablen (S, U, F) umfasste Datenkomponente (a, u, f) eine spezifische Gewichtung (w) umfasst oder dass mehrere von der Datenvariablen (S, U, F) umfasste Datenkomponenten (a1, a2, u1, u2, f1, f2) eine gemeinsame Gewichtung (w) umfassen, welche bei der Modifikation des Parameterschwellwertes (t1, t2, t3) berücksichtigt wird/werden.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Datenkomponente (a, u, f) einer Variablen (S, U, F) zumindest einen Zahlenwert umfasst, wobei die Einrichtung eine Mittelwertbildung bei Vorhandensein von mehreren Datenkomponenten (a1, a2, u1, u2, f1, f2) mit mehreren Zahlenwerten durchführt und das Ergebnis dieser Mittelwertbildung bei der Modifikation des Parameterschwellwertes (t1, t2, t3) berücksichtigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Streckeneigenschaft (R) ein für den Streckenabschnitt relevantes Tempolimit festgelegt ist, wobei der Parameter (BA) eine Beschleunigungsänderung repräsentiert, welche erforderlich ist, damit die Momentangeschwindigkeit (v0) des Fortbewegungsmittels das Tempolimit (R) nach überwindung der Distanz (d) nicht überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Betriebszustand eingenommen wird, wenn der Parameter (BA) größer als der erste Parameterschwellwert (t1) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Betriebszustand eingenommen wird, wenn der Parameter (BA) zwischen dem zweiten (t2) und dem dritten (t3) Parameterschwellwert liegt oder identisch mit dem zweiten (t2) Parameterschwellwert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Betriebszustand eingenommen wird, wenn der Parameter (BA) oberhalb des dritten (t3) Parameterschwellwertes liegt oder identisch mit dem dritten (t3) Parameterschwellwert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte Betriebszustand eingenommen wird, wenn der Parameter (BA) unterhalb des ersten (t1) Parameterschwellwertes liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach Maßgabe eines Betriebszustandes ein Benutzerhinweis in visueller und/oder akustischer und/oder taktiler Form erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt der Benutzerkommunikation mit weiteren navigationsspezifischen Hinweisen koordiniert wird.