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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System, um eine Verkehrsführung von mehreren Verkehrsteilnehmern, beispielsweise von Kraftfahrzeugen, automatisch zu verbessern.
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Die
DE 10 2007 037 101 A1 betrifft ein Verkehrsinformations- und/oder -regelungsverfahren für Verkehrsteilnehmer, bei dem mittels einer Anzahl von Sensoren für einen Verkehrsbereich verkehrsrelevante Messdaten erfasst werden. Auf Basis dieser Messdaten werden Verkehrsanzeigeinformationen generiert, die an Fahrzeuge übertragen werden. Diese Verkehrsanzeigeinformationen werden auf Anzeigevorrichtungen angezeigt, welche zur Erkennung der Verkehrsinformationen durch außerhalb der betreffenden Fahrzeuge befindliche Verkehrsteilnehmer angebracht und ausgerichtet sind.
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Die
US 6 546 330 B2 betrifft ein Verfahren zum Abschätzen von Verkehrsbedingungen anhand von Daten von sich bewegenden Fahrzeugen, welche von einem bewegbaren Körper gesammelt werden.
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Die
EP 1 045 224 A2 betrifft die Aktualisierung einer datenverarbeitungsgestützten Verkehrswegenetzkarte, welche durch aktuelle Strecken- und Attributdaten von einem Probefahrzeug aktualisiert wird. Als Attributdaten werden ortsgenaue Topographiedaten über den Steigungs- und/oder Kurvenverlauf verwendet, was zur Erzeugung von Fahrzeugführungs-Vorausinformationen genutzt werden kann.
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Die
WO 99 / 63 499 A2 beschreibt ein Erfassen eines Verkehrszustandes durch den drahtlosen Austausch von Verkehrsdaten zwischen Fahrzeugen und einer Zentrale.
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Die
US 2005 / 0 033 504 A1 beschreibt die Bereitstellung von Verkehrsaktualisierungen in Echtzeit. Dabei wird bestimmt, wann sich die Koordinate einer Verkehrsstörungsregion innerhalb eines vorgegebenen Radius um ein Fahrzeugkommunikationsgerät befindet.
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Die
DE 10 2005 053 461 A1 betrifft eine Verkehrssteuerung, welche zwei Kamera-Rechnersysteme umfasst, die räumlich getrennten Lichtsignalanlagen zugeordnet sind.
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Dabei wird anhand der Daten der verteilten Kamera-Rechnersysteme und von Daten von Fahrzeugen eine Verkehrssimulation durchgeführt. Aus verschiedenen dieser Simulationen wird ein lokales Optimum ermittelt und die zugehörigen Parameter für die Steuerphasen der Lichtsignalanlagen werden an diese und die zugehörigen Geschwindigkeiten werden an die Fahrzeuge übermittelt.
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Die
DE 102 10 546 A1 betrifft ein Verfahren zur automatischen Fahrzeugführung, wobei Infrastrukturdaten an ein Fahrzeug übermittelt werden und Befehle für eine Fahrzeugführung anhand dieser Infrastrukturdaten berechnet werden.
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Die
DE 10 2005 045 049 A1 beschreibt eine Navigationseinrichtung für Fahrzeuge, wobei neben bekannten Funktionen zur Fahrzeugortung und Routenplanung Zusatzfunktionen zur Optimierung des Energieverbrauchs des Fahrzeugs bereitgestellt werden.
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Die
DE 103 23 936 A1 offenbart ein Navigationssystem mit einem mobilen Client-Teil und einem stationären Navigationsserver-Teil. Dabei überträgt der mobile Client-Teil Positionsdaten an den stationären Navigationsserver-Teil und der Navigationsserver-Teil überträgt Manöveranweisungsdaten an den Client-Teil.
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Die
DE 100 34 788 A1 offenbart ein Verfahren zum Sammeln von Daten mit einer Basisstation und einer in einem Kraftfahrzeug angeordneten Datenstation. Dabei werden durch die Datenstation ermittelte Daten, welche aus Umgebungsdaten des Kraftfahrzeugs bestehen, an die Basisstation übermittelt.
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Die
DE 600 34 232 T2 stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung für das Speichern, Abrufen und Verbreiten von Ortinformation in Bezug auf einen geographischen Punkt, basierend auf einer Positionierinformation, bereit.
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Die
DE 102 00 002 A1 beschreibt ein elektronisches interaktives Verkehrsabwicklungs-Netzwerkverfahren.
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Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Verkehrsführung eines Fahrzeugs gegenüber dem Stand der Technik weiter zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur automatischen Verkehrsführung nach Anspruch 1 und ein System zur automatischen Verkehrsführung nach Anspruch 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur automatischen Verkehrsführung bereitgestellt. Dabei werden verkehrsrelevante oder einen Straßenverkehr betreffende Informationen über ein Umfeld oder eine Umgebung von mehreren Verkehrsteilnehmern oder von einer Verkehrsinfrastruktur (z.B. Einrichtungen, welche einen Verkehr erfassen und/oder regeln) automatisch erfasst und als Umfelddaten an eine zentrale Steuereinheit übermittelt. Die Umfelddaten werden dann von der zentralen Steuereinheit in einem allgemeinen Umfeldmodell dargestellt, so dass dieses allgemeine Umfeldmodell das Umfeld der Verkehrsteilnehmer beschreibt. Um die Verkehrsführung der Verkehrsteilnehmer zu unterstützen, werden von der zentralen Steuereinheit aus dem allgemeinen Umfeldmodell diejenigen Verkehrsführungsdaten, welche ein Umfeld eines jeweiligen Verkehrsteilnehmers betreffen, automatisch an diesen Verkehrsteilnehmer übermittelt.
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Unter einer automatischen Verkehrsführung wird dabei eine automatische Bereitstellung von Informationen verstanden, um eine Verkehrsführung eines Verkehrsteilnehmers, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, zu ermöglichen oder zu verbessern, indem beispielsweise der Fahrer des Kraftfahrzeugs durch die bereitgestellte Information die Führung seines Kraftfahrzeugs verbessert
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Indem die Verkehrsteilnehmer ständig Informationen aus ihrem Umfeld ermitteln und an die zentrale Steuereinheit melden, ist das von der zentralen Steuereinheit abhängig von diesen Informationen erstellte allgemeine Umfeldmodell ständig auf einem aktuellen Stand. Darüber hinaus bietet die vorliegende Erfindung im Vergleich zu Verfahren nach dem Stand der Technik, welche in der Regel auf einer direkten und unmittelbaren Kommunikation bzw. auf einem direkten und unmittelbaren Informationsaustausch basieren, den Vorteil, dass aufgrund des allgemeinen Umfeldmodells auch eine zeitliche Integration verschiedener Informationsquellen (Verkehrsteilnehmer) möglich ist. Wenn beispielsweise mehrere Fahrzeuge einen ESP-Eingriff an derselben Stelle an die zentrale Steuereinheit melden, wird diese Information in dem allgemeinen Umfeldmodell berücksichtigt (gelernt) und auch dann an einen anderen Verkehrsteilnehmer weitergegeben, wenn die diese Information meldenden Verkehrsteilnehmer keine Kommunikationsverbindung mehr mit der zentralen Steuereinheit unterhalten, da sie beispielsweise nicht mehr an dem Verkehrsgeschehen teilnehmen. Dadurch ist die vorliegende Erfindung in der Lage vor Gefahrensituationen, wie z.B. Aquaplaning, Glatteis oder Unfällen, zu warnen.
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Die verkehrsrelevanten Informationen umfassen dabei sowohl Informationen von den Verkehrsteilnehmern selbst als auch Informationen von Einrichtungen, welche einen Verkehr der Verkehrsteilnehmer erfassen oder regeln. Unter den Einrichtungen, welche den Verkehr der Verkehrsteilnehmer erfassen oder regeln werden dabei beispielsweise Lichtsignalanlagen (Ampeln) oder Verkehrsleitsysteme verstanden.
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Die Berücksichtigung von verkehrsrelevanten Informationen der den Verkehr regelnden oder erfassenden Einrichtungen in dem allgemeinen Umfeldmodell weist folgende Vorteile auf:
- • Da es sich bei diesen Einrichtungen meist um feststehende Einrichtungen handelt, kann die Kommunikation zwischen diesen Einrichtungen und der zentralen Steuereinheit über drahtgestützte Kommunikationsverbindungen erfolgen, was Vorteile hinsichtlich der übertragbaren Bandbreite und auch Vorteile hinsichtlich der Verfügbarkeit der Kommunikationsverbindung bietet.
- • Da diese Einrichtungen quasi ständig in Betrieb sind, enthält das allgemeine Umfeldmodell auch dann verkehrsrelevante Informationen in ausreichendem Ausmaß, wenn die Anzahl der Verkehrsteilnehmer, welche mit der zentralen Steuereinheit in Kommunikationsverbindung stehen, gering ist. Dadurch entsteht quasi ein Kundennutzen bereits für den ersten Verkehrsteilnehmer welcher in eine Kommunikationsverbindung mit der zentralen Steuereinheit tritt, so dass keine kritische Anzahl von Verkehrsteilnehmern überwunden werden muss, um einen Vorteil für die Verkehrsteilnehmer zu bieten, wie dies beispielsweise bei Verfahren nach dem Stand der Technik, wobei so genannte Adhoc-Netze aufgebaut werden, der Fall ist. Dadurch wird auch vermieden, dass beispielsweise für eine Markteinführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sofort eine (preiswerte) Ausrüstung von sehr vielen Verkehrsteilnehmern erforderlich ist, um für einen entsprechenden Nutzen für den einzelnen Verkehrsteilnehmer zu sorgen.
- • Durch die Einbindung dieser Einrichtungen wird den speziellen Anforderungen von Assistenz- und Sicherheitsanwendungen für urbane Umgebungen Rechnung getragen, da sich diese Einrichtungen vermehrt in urbanen Umgebungen befinden.
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Gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die Umfelddaten in dem allgemeinen Umfeldmodell in der Form eines attributierten Graphen dargestellt, wobei die Kanten dieses Graphen Verkehrswegen oder Abschnitten von Verkehrswegen entsprechen und die Knoten dieses Graphen am Ende einer Kante angeordnet sind und beispielsweise an jeder Kreuzung von mindestens zwei Verkehrswegen oder an jedem Verbindungspunkt von mindestens zwei Abschnitten eines Verkehrswegs vorhanden sind. Dabei sind sowohl die Kanten als auch die Knoten jeweils mit Attributen zur Darstellung von Umfelddaten und/oder von verkehrsrelevanten Informationen versehen, wobei die Attribute der Kanten Kantenattribute und die Attribute der Knoten Knotenattribute genannt werden. Wenn sich die Attribute eines Verkehrswegs zwischen zwei Abschnitten dieses Verkehrswegs unterscheiden, wird beispielsweise jeder dieser Abschnitte von einer eigenen Kante repräsentiert.
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Die Kantenattribute umfassen dabei mindestens eine Angabe aus einer Gruppe, wobei diese Gruppe folgende Angaben umfasst:
- • Eine Fahrtrichtung des entsprechenden Verkehrswegs. Bei einer Einbahnstraße enthält dieser Angabe beispielsweise die Information, in welcher Richtung die Verkehrsteilnehmer diesen Verkehrsweg befahren dürfen.
- • Eine Anzahl der Fahrspuren des entsprechenden Verkehrswegs. Da in der Regel jedes Fahrzeug eine Fahrspur einnimmt, kann mit dieser Angabe ein potentieller Durchsatz für den entsprechenden Verkehrsweg und damit abhängig von dem aktuellen Durchsatz eine Angabe über eine Stauwahrscheinlichkeit auf diesem Verkehrsweg gemacht werden.
- • Einen Startknoten und einen Endknoten des entsprechenden Verkehrswegs. Diese Angabe wird benötigt, um die entsprechende Kante oder den entsprechenden Verkehrsweg innerhalb des Graphen zu lokalisieren.
- • Eine Krümmung des entsprechenden Verkehrswegs. Über die Krümmung kann beispielsweise ermittelt werden, mit welcher Geschwindigkeit ein Fahrzeug den entsprechenden Verkehrsweg befahren kann, da im Allgemeinen gilt, dass die Geschwindigkeit, mit welcher das Fahrzeug den entsprechenden Verkehrsweg befahren kann, umso geringer ist, je größer diese Krümmung ist.
- • Informationen über Verkehrszeichen auf dem entsprechenden Verkehrsweg. Verkehrszeichen, wie beispielsweise Geschwindigkeitsbegrenzungen, spielen eine große Rolle, um zu ermitteln, in welcher Zeit ein entsprechender Verkehrsweg durchfahren werden kann. Diese Information ist beispielsweise zur Ermittelung der schnellsten Route für ein Navigationssystem wichtig.
- • Informationen über andere Verkehrsteilnehmer, welche sich auf den entsprechenden Verkehrsweg befinden. Diese Informationen können dabei derart bereitgestellt werden, dass für jeden Verkehrsteilnehmer wiederum bestimmte diesen Verkehrsteilnehmer kennzeichnende Attribute vorhanden sind, wie beispielsweise der Typ des Verkehrsteilnehmers (Kraftfahrzeug, Fahrrad, Fußgänger, usw.), die Richtung, in der der jeweilige Verkehrsteilnehmer unterwegs ist, eine Zuordnung derjenigen Fahrspur, auf welcher sich der Verkehrsteilnehmer befindet, eine aktuelle Position des Verkehrsteilnehmers auf dem entsprechenden Verkehrsweg und eine aktuelle Geschwindigkeit, mit welcher sich der Verkehrsteilnehmer gerade fortbewegt. Über diese Informationen über die anderen Verkehrsteilnehmer kann beispielsweise ein Gefahrenpotenzial für den mit der zentralen Steuereinheit in Kommunikationsverbindung stehenden Verkehrsteilnehmer ermittelt werden, wodurch wiederum die zu diesem Verkehrsteilnehmer von der zentralen Steuereinheit übertragenen Verkehrsführungsdaten beeinflusst werden können.
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Die Knotenattribute umfassen mindestens eine Angabe aus einer Gruppe, wobei diese Gruppe folgende Angaben umfasst:
- • Eine Position oder Ortsangabe derjenigen Kreuzung, welche durch den Knoten repräsentiert wird.
- • Ein Flächenausmaß der entsprechenden Kreuzung. Mit dieser Angabe kann bestimmt werden, welcher Durchsatz bei der entsprechenden Kreuzung möglich ist. Dabei gilt, dass der Durchsatz in der Regel umso größer ist, umso größer das Flächenausmaß der entsprechenden Kreuzung ist.
- • Informationen über eine Ampelphase einer Lichtsignalanlage der entsprechenden Kreuzung. Indem Informationen über die Ampelphase in dem allgemeinen Umfeldmodell berücksichtigt werden, kann der jeweilige Verkehrsteilnehmer derart geführt werden, dass er möglichst eine grüne Welle (d.h. an jeder Kreuzung eine grüne Ampel) hat. Darüber hinaus ist es durch diese Information möglich, einen Verkehrsteilnehmer derart zu führen, dass er seinen Fahrweg möglichst Energie sparend zurücklegt, indem beispielsweise zumindest ein abruptes Abbremsen an einer Ampel vermieden wird.
- • Eine Belegung der entsprechenden Kreuzung mit Verkehrsteilnehmern. Durch diese Angabe kann bestimmt werden, wie viel Zeit ein entsprechender Verkehrsteilnehmer zum Durchfahren der entsprechenden Kreuzung benötigt, um abhängig davon unter Umständen einen anderen Fahrweg zu ermitteln, welcher die entsprechende Kreuzung nicht umfasst.
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Darüber hinaus baut im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Verkehrsteilnehmer sein individuelles Umfeldmodell bezüglich seines lokalen Umfelds auf, indem der Verkehrsteilnehmer Daten aus seinem lokalen Umfeld mittels Sensoren, beispielsweise mittels einer Radaranlage, einer Lasereinrichtung oder einer Kamera, erfasst. Dadurch verbessert der entsprechende Verkehrsteilnehmer die von dem allgemeinen Umfeldmodell abhängige Verkehrsführung.
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Die mittels der Sensoren erfassten Daten können auch entsprechend abstrahiert oder analysiert und zusammengefasst werden und in dieser abstrahierten Form an die zentrale Steuereinheit übertragen werden. Die derart an die zentrale Steuereinheit übertragenen Daten werden dann in dem allgemeinen Umfeldmodell entsprechend berücksichtigt.
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Wenn beispielsweise eine Radaranlage eines Kraftfahrzeugs Messdaten erfasst, aus welchen die Bordelektronik des Kraftfahrzeugs ein 300 m vor dem Kraftfahrzeug mit einer Geschwindigkeit von 80 km/h fahrendes anderes Kraftfahrzeug ermittelt, werden nicht die von der Radaranlage erfassten Messdaten (Rohdaten) an die zentrale Steuereinheit gemeldet, sondern die abstrahierten Daten, wie in diesem Fall der Typ des anderen Verkehrsteilnehmers (Kraftfahrzeug), der Abstand (300 m) und die Geschwindigkeit (80 km/h), an die zentrale Steuereinheit gemeldet. Somit wird insbesondere ein detailliertes dezentrales Umfeldmodell, nämlich das individuelle Umfeldmodell des Kraftfahrzeugs, mit verschiedenen abstrahierten Hierarchieebenen gebildet und ein Informationsaustausch zwischen dem dezentralen Umfeldmodell und dem zentralen allgemeinen Umfeldmodell initiiert.
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Indem die Umfelddaten aus dem allgemeinen Umfeldmodell von der zentralen Steuereinheit an den jeweiligen Verkehrsteilnehmer übertragen werden, ergänzt der jeweilige Verkehrsteilnehmer sein individuelles Umfeldmodell um diese von der zentralen Steuereinheit gemeldeten Umfelddaten (beispielsweise Informationen über Ampelphasen oder Informationen von anderen Verkehrsteilnehmern), um dadurch sein lokales Umfeld besser darzustellen, als es dem Verkehrsteilnehmer ohne diese Information von der zentralen Steuereinheit möglich wäre.
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Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet insbesondere mit einem Client-Server-Modell, um die Verkehrsführungsdaten den jeweiligen Verkehrsteilnehmern bereitzustellen. Dabei entspricht die zentrale Steuereinheit dem Server und jeder Verkehrsteilnehmer einem Client.
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Gemäß dem Client-Server-Modell kann der Client (der jeweilige Verkehrsteilnehmer) einen Dienst oder ein Betriebsmittel (beispielsweise die Verkehrsführungsdaten gemäß dem allgemeinen Umfeldmodell) von dem Server anfordern. Der Server kommuniziert mit dem Client, um ihm Zugang zu einem Dienst oder einem Betriebsmittel zu verschaffen, während der Client auf Wunsch einen solchen Dienst oder ein solches Betriebsmittel bei dem Server anfordern kann.
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Da die Kommunikationsverbindung zwischen dem jeweiligen Verkehrsteilnehmer und der zentralen Steuereinheit über beliebige, insbesondere drahtlose, Kommunikationskanäle (z.B. UMTS) erfolgt, kann ein Detaillierungsgrad, mit welchem die Umfelddaten oder verkehrsrelevanten Daten von einem jeweiligen Verkehrsteilnehmer zu der zentralen Steuereinheit oder von der zentralen Steuereinheit zu einem jeweiligen Verkehrsteilnehmer übertragen werden, von einer Bandbreite abhängig gemacht werden, welche die entsprechende Kommunikationsverbindung zwischen dem jeweiligen Verkehrsteilnehmer und der zentralen Steuereinheit aufweist. Die Darstellung des allgemeinen Umfeldmodels mittels eines attributierten Graphen unterstützt dabei die Möglichkeit, den Detaillierungsgrad der übertragenen Informationen an die zur Verfügung stehende Bandbreite der eingesetzten Kommunikationsverbindung anzupassen. Dadurch kann der Detaillierungsgrad, mit welchen Informationen zwischen den Verkehrteilnehmern und der zentralen Steuereinheit ausgetauscht werden, in Abhängigkeit von der verfügbaren Kommunikationstechnik und der verfügbaren Bandbreite skaliert werden. Sofern die Bandbreite und die Kommunikationstechnik es zulassen, kann eine Echtzeitfähigkeit erzielt werden, d.h. die Verkehrsteilnehmer erhalten die zur Verkehrsführung notwendigen Informationen quasi in Echtzeit. Dabei können Netzstatusdaten von Mobilfunkanbietern genutzt werden, um jeweils die beste Kommunikationsverbindung zwischen dem jeweiligen Verkehrsteilnehmer und der zentralen Steuereinheit zu ermitteln und zu benutzen.
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Mit anderen Worten wird der Detaillierungsgrad an die zur Verfügung stehende Bandbreite angepasst. Umso größer die zur Verfügung stehende Bandbreite ist, desto größer wird der Detaillierungsgrad gewählt, d.h. umso detailreicher sind die von der zentralen Steuereinheit zu dem jeweiligen Verkehrsteilnehmer übertragenen Verkehrsführungsdaten oder die von dem jeweiligen Verkehrsteilnehmer an die zentrale Steuereinheit übertragenen verkehrsrelevanten Informationen.
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Die Kommunikationsverbindung zwischen der zentralen Steuereinheit und dem jeweiligen Verkehrsteilnehmer ist dabei in der Regel dauerhaft, um in kritischen Situationen keine Zeit mit einem Verbindungsaufbau zu verlieren.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein System zur automatischen Verkehrsführung bereitgestellt. Dabei umfasst das System eine zentrale Steuereinheit und mehrere Verkehrsteilnehmer. Die Verkehrsteilnehmer erfassen beispielsweise über bestimmte Sensoren verkehrsrelevante Informationen über ihr jeweiliges lokales Umfeld und übertragen diese Informationen in Form von Umfelddaten an die zentrale Steuereinheit. Die zentrale Steuereinheit pflegt die derart übertragenen Umfelddaten von den Verkehrsteilnehmern in ein allgemeines Umfeldmodell ein, welches das Umfeld der mehreren Verkehrsteilnehmer beschreibt. Um die Verkehrsführung eines jeweiligen Verkehrsteilnehmers zu ermöglichen oder zu verbessern, ermittelt die zentrale Steuereinheit für ein lokales Umfeld des entsprechenden Verkehrsteilnehmers Verkehrsführungsdaten aus dem allgemeinen Umfeldmodel und überträgt diese Verkehrsführungsdaten an den jeweiligen Verkehrsteilnehmer.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Systems entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche im Detail vorab diskutiert worden sind, so dass hier auf eine Wiederholung verzichtet wird.
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Darüber hinaus kann das System Einrichtungen, welche einen Verkehr der Verkehrsteilnehmer erfassen oder regeln, wie beispielsweise Ampelanlagen oder Verkehrsleitsysteme, umfassen. Diese Einrichtungen erfassen Verkehrsinformationen und übertragen diese Verkehrsinformationen in Form von Umfelddaten an die zentrale Steuereinheit. Die zentrale Steuereinheit berücksichtigt diese von den Einrichtungen übertragenen Umfelddaten in ihrem allgemeinen Umfeldmodel, so dass die von der zentralen Steuereinheit an die jeweiligen Verkehrsteilnehmer übertragenen Verkehrsführungsdaten auch die Verkehrsinformation der Einrichtungen umfassen.
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Mit der vorliegenden Erfindung ist eine kooperative Umfeldwahrnehmung in einer vernetzten Welt möglich, wobei auch unbekanntes Terrain vermessen und entsprechende Informationen über einen Server (die zentrale Steuereinheit) für andere Verkehrsteilnehmer nutzbar gemacht werden kann. Beispielsweise ermöglicht der auf einem Client-Server-Modell basierende Ansatz der vorliegenden Erfindung auch eine Bereitstellung von Informationen gegen Bezahlung, wobei die Bezahlung auch in Form eines Abonnements erfolgen kann.
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Die vorliegende Erfindung ist insbesondere geeignet, um die Verkehrsführung von Kraftfahrzeugen automatisch, beispielsweise auch hinsichtlich einer energieeffizienten oder einer CO2 reduzierenden Verkehrssteuerung, zu verbessern, indem der Verkehrsfluss optimiert wird (z.B. durch Geschwindigkeitsempfehlungen vor Ampelanlagen). Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich beschränkt, sondern sie kann auch eingesetzt werden, um andere Verkehrsteilnehmer, wie beispielsweise Fußgänger, welche mit einer entsprechenden elektronischen Vorrichtung, z.B. einem Mobiltelefon, ausgerüstet sind, mit verkehrsrelevanten Informationen zu versorgen. Darüber hinaus lässt sich die vorliegende Erfindung prinzipiell auch zur automatischen Verkehrsführung von Schiffen oder Flugzeugen einsetzen.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführungsformen mit Bezug zu den Figuren im Detail erläutert.
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1 stellt ein erfindungsgemäßes System aus einer zentralen Steuereinheit und drei Kraftfahrzeugen dar.
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In 2 ist ein erfindungsgemäßes System, welches neben einer zentralen Steuereinheit und Verkehrsteilnehmern auch eine Ampelanlage umfasst, dargestellt.
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In 3 ist dargestellt, wie Verkehrswege und Umfelddaten mittels eines attributierten Graphen dargestellt sind.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes System dargestellt, welches neben einer zentralen Steuereinheit 2 drei Kraftfahrzeuge 1 umfasst. Jedes Kraftfahrzeug 1 weist Sensoren (nicht dargestellt) auf, mit welchen das Kraftfahrzeug Messdaten aus seiner lokalen Umgebung oder aus seinem lokalen Umfeld erfasst. Aus diesen Messdaten baut jedes Kraftfahrzeug 1 ein detailliertes dezentrales Umfeldmodel mit verschieden abstrahierten Hierarchieebenen 7 auf, wobei ein bidirektionaler Informationsfluss 8 zwischen diesen verschieden abstrahierten Hierarchieebenen 7 stattfindet.
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Auf einem hohen Abstraktionslevel findet ein bidirektionaler Austausch von Umfelddaten zwischen dem jeweiligen Kraftfahrzeug 1 und der zentralen Steuereinheit 2 statt, wobei die zentrale Steuereinheit 2 die von dem jeweiligen Kraftfahrzeug 1 übertragenen Umfelddaten in einem zentralen Umfeldmodel, welches einen hohen Abstraktionslevel aufweist, berücksichtigt.
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Dieser Informationsaustausch zwischen verschieden abstrahierten Hierarchieebenen und verschiedenen Umfeldmodellen soll im Folgenden anhand eines Beispiels erläutert werden.
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Ein Kraftfahrzeug erfasst über seine Radaranlage (nicht dargestellt) Messdaten von anderen Verkehrsteilnehmern, welche vor, hinter oder neben dem Kraftfahrzeug fahren. Diese Messdaten oder Rohdaten bilden innerhalb des individuellen Umfeldmodels oder dezentralen Umfeldmodels des Kraftfahrzeugs 1 eine niedrige Hierarchieebene, da der Informationsgehalt innerhalb dieser Hierarchieebene noch nicht abstrahiert ist. Mittels eines Bordcomputers werden die Messdaten analysiert und dadurch beispielsweise drei Objekte erfasst. Diese drei Objekte sind Bestandteil einer weiteren Hierarchieebene des dezentralen Umfeldmodels des Kraftfahrzeugs 1, wobei diese Hierarchieebene auf einem höheren Niveau anzusiedeln ist, als diejenige Hierarchieebene, in welcher die Rohdaten enthalten sind. Durch eine weitergehende Analyse in welcher auch Informationen aus dem zentralen Umfeldmodel der zentralen Steuereinheit 2 einfließen können, werden weitere Informationen bezüglich der drei Objekte abgeleitet, so dass schließlich erkannt wird, dass es sich bei diesen drei Objekten um zwei Kraftfahrzeuge und um einen Fußgänger handelt. Dabei kann auch die jeweilige Geschwindigkeit und die Fahrtrichtung der Kraftfahrzeuge oder die Geschwindigkeit und Laufrichtung des Fußgängers ermittelt werden. Die entsprechenden Informationen sind in einer weiteren Hierarchieebene des dezentralen Umfeldmodels enthalten, wobei diese weitere Hierarchieebene das höchste Niveau (d.h. den größten Abstraktionslevel) der hier diskutierten Hierarchieebenen aufweist.
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Dabei findet ein Informationsaustausch 8 zwischen den verschiedenen abstrahierten Hierarchieebenen des individuellen Umfeldmodels des Kraftfahrzeugs sowohl in der Richtung von einer niedrigen Hierarchieebene zu einer höheren Hierarchieebene als auch in der Richtung von einer hohen Hierarchieebene zu einer niedrigeren Hierarchieebene statt. Die höheren Hierarchieebenen erhalten von den niedrigeren Hierarchieebenen Detailinformationen, beispielsweise Rohdaten von den entsprechenden Sensoren des Kraftfahrzeugs. Die niedrigeren Hierarchieebenen erhalten von den höheren Hierarchieebenen Kontextinformationen, wie beispielsweise die Information, welche Rohdaten auf einer höheren Hierarchieebene zu einem Objekt zusammengefasst worden sind.
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Der bidirektionale Informationsaustausch von Umfelddaten zwischen den einzelnen Verkehrsteilnehmern 1 und der zentralen Steuereinheit 2 findet auf dem höchsten Abstraktionsniveau des individuellen oder dezentralen Umfeldmodells statt. Indem der bidirektionale Austausch von Umfelddaten zwischen den Verkehrsteilnehmern 1 und der zentralen Steuereinheit 2 auf einem hohen Abstraktionsniveau bzw. Abstraktionslevel stattfindet, ist die dafür benötigte Datenrate geringer, als wenn der Informationsaustausch auf einem niedrigeren Abstraktionsniveau durchgeführt werden würde. Die Informationen, welche dem einzelnen Verkehrsteilnehmer 1 von der zentralen Steuereinheit 2 zur Verfügung gestellt werden, stehen dabei innerhalb des individuellen Umfeldmodels des jeweiligen Verkehrsteilnehmers 1 nicht nur der höchsten bzw. am stärksten abstrahierten Hierarchieebene zur Verfügung, sondern diese Informationen werden durch den Informationsfluss zwischen den verschiedenen Hierarchieebenen innerhalb des individuellen Umfeldmodels auch den niedrigeren Hierarchieebenen zur Verfügung gestellt. Dadurch können beispielsweise Plausibilitätsüberprüfungen durchgeführt werden (d.h. wenn die zentrale Steuereinheit ein Objekt in der Nähe des entsprechenden Kraftfahrzeugs meldet, sollten die Sensoren des Kraftfahrzeugs dieses Objekt auch erfassen).
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In 2 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform eines Systems zur automatischen Verkehrsführung dargestellt. Dieses System umfasst im Vergleich zu dem in 1 dargestellten System auch Einrichtungen, welche einen Verkehr der Verkehrsteilnehmer 1 erfassen oder regeln, wobei es sich bei der konkreten Ausführungsform um eine Ampelanlage 4 handelt. Daher umfasst das allgemeine in der zentralen Steuereinheit 2 gespeicherte Umfeldmodel nicht nur eine zusammengefasste Information der Verkehrsteilnehmer 1, in diesem Fall der beiden Kraftfahrzeuge 1, sondern auch die von der Ampelanlage 4 bereitgestellten Informationen. Die von der Ampelanlage 4 bereitgestellten Informationen enthalten zum einen die einfache Information, dass es sich bei der Kreuzung 5 um eine Kreuzung mit einer Ampelanlage 4 handelt, was beispielsweise gleichzeitig bedeutet, dass im Bereich der Kreuzung 5 Haltelinien existieren, bis zu welchen das jeweilige Kraftfahrzeug 1 vorfahren sollte, wenn die Ampelanlage 4 kein Grün anzeigt. Allein diese Information kann die Verkehrsführung der Verkehrsteilnehmer 1 verbessern. Darüber hinaus kann die Ampelanlage 4 auch Informationen über ihre Grünphasen bereitstellen, welche derart in dem allgemeinen Umfeldmodel berücksichtigt werden können, dass die entsprechenden Verkehrsteilnehmer 1, deren Fahrroute über die Kreuzung 5 verläuft, mit einer entsprechenden Information von der zentralen Steuereinheit versorgt werden können, so dass sie die Ampelanlage 4 möglichst ohne Halt durchfahren können, indem ihre Geschwindigkeit derart angepasst wird, dass sie die Ampelanlage 4 bei Grün erreichen.
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Die Informationen der Ampelanlage 4, wie z.B. Grünphase, Position der Haltelinien, können auch in der Form eines Umfeldmodells „Kreuzung“ dargestellt werden, wobei dieses Umfeldmodell „Kreuzung“ von einem so genannten Kreuzungsassistenten bereitgestellt und gepflegt wird.
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Man erkennt anhand der Ausführungsform der 2, dass mit der vorliegenden Erfindung eine Fusion von verteilten Informationen verschiedener Quellen (von Verkehrsteilnehmern 1 und Einrichtungen 4) in ein zentrales Umfeldmodel mit hohem Abstraktionslevel möglich ist. Dabei erfolgt die Übertragung von High-Level-Informationen per Client-Server-Verbindung über eine beliebige Kommunikationsverbindung in dezentrale Umfeldmodelle, welche auch einen niedrigen Abstraktionslevel aufweisen.
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In 3 ist dargestellt, wie Verkehrswege 6 und Kreuzungen 5 in Form eines attributierten Graphen dargestellt sind. Dabei besteht der Graph aus Kanten, welche die Verkehrswege 6 repräsentieren, und Knoten 5, welche die Kreuzungen 5 von mindestens zwei Verkehrswegen 6 repräsentieren. Jeder Knoten 5 umfasst mehrere Attribute, welche beispielsweise die genaue örtliche Position der entsprechenden Kreuzung 5, eine Art der Kreuzung (z.B. mit oder ohne Ampelanlage), ein Ausmaß der Kreuzung, usw. umfassen. Jeder Verkehrsweg 6 umfasst ebenfalls mehrere Attribute, wie beispielsweise den Start- und den Endknoten des Verkehrswegs 6 oder der Kante, die Richtung und die Anzahl der Fahrspuren sowie die Verkehrsteilnehmer 1 oder Objekte, welche sich gerade auf dem Verkehrsweg 6 befinden.
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Die Verkehrsteilnehmer 1, welche sich auf einem bestimmten Verkehrsweg 6 befinden, umfassen ihrerseits jeweils Objekt-Attribute, wie beispielsweise einen Objekttyp (z.B. Kraftfahrzeug oder Fußgänger), die Richtung, in welcher sie auf dem entsprechenden Verkehrsweg 6 unterwegs sind, eine Geschwindigkeit, eine Fahrspurzuordnung und eine Position auf dem Verkehrsweg 6. Dadurch umfasst jeder Verkehrsweg 6 zusätzlich auch Informationen hinsichtlich derjenigen Objekte oder Verkehrsteilnehmer 1, welche sich auf ihm bewegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Server
- 3
- Kommunikationsverbindung
- 4
- Lichtsignalanlage
- 5
- Kreuzung
- 6
- Verkehrsweg
- 7
- verschieden abstrahierte Hierarchieebene
- 8
- Informationsfluss
