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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Optimieren eines Verkehrsflusses, wobei der Verkehrsfluss aus mindestens einem ersten Fahrzeug und einem zweiten Fahrzeug gebildet ist, wobei jedes der Fahrzeuge ein Kennzeichenschild aufweist.
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Kennzeichenschilder im Sinne der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise polizeiliche oder amtliche Kennzeichen der Fahrzeuge.
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Im Stand der Technik sind zahlreiche gattungsgemäße Verfahren bekannt, einen Verkehrsfluss von zwei oder mehr Fahrzeugen stockungsfrei und sicher zu gestalten. Beispielsweise kommen Radar- oder Laser-basierte Abstandssensoren zum Einsatz, um Abstände zwischen zwei aufeinander folgenden Fahrzeugen zu bestimmen und somit wellenartig eskalierende Bremsmanöver zu vermeiden oder in einem Notfall rechtzeitig Brems- und Ausweichmanöver zu initiieren. Hierzu wird das Kennzeichenschild des vorausfahrenden Fahrzeuges oftmals als Reflektor für die von den Abstandssensoren emittierten elektromagnetischen Wellen verwendet. Nachteilig an den gattungsgemäßen Verfahren ist, dass sie lediglich Verkehrsinformationen verarbeiten, die das jeweilige Fahrzeug erfasst.
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Aus
WO 2012/ 014 041 A1 ist ein Fahrzeugsteuerungssystem in einem Fahrzeug oder in einer Gruppe von Fahrzeugen bekannt.
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Aus
DE 10 2013 017 212 A1 ist ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs bekannt.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das den Verkehrsfluss besonders wirkungsvoll optimiert.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art vor, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Sammeln von Verkehrsinformationen des ersten Fahrzeuges mittels einer Verkehrsinformationssammelvorrichtung des ersten Fahrzeuges; Darstellen der Verkehrsinformationen des ersten Fahrzeuges mittels des als ein digitales Kennzeichenschild ausgebildeten Kennzeichenschildes des ersten Fahrzeuges; Erfassen der Verkehrsinformationen des ersten Fahrzeuges mittels einer Verkehrsinformationssammelvorrichtung des zweiten Fahrzeuges; Auswerten der Verkehrsinformationen des ersten Fahrzeuges mittels einer Auswertevorrichtung des zweiten Fahrzeuges; und Steuern des zweiten Fahrzeuges mittels einer Steuervorrichtung des zweiten Fahrzeuges in Abhängigkeit von einem Ergebnis des Auswertens. Mit großem Vorteil ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren ein Auswerten und Berücksichtigen von Verkehrsinformationen, die über das unmittelbar vorausfahrende Fahrzeug hinaus reichen. Durch die Instrumentalisierung von benachbarten Fahrzeugen als verlängerte Sensoren des Fahrzeuges ist das erfindungsgemäße Verfahren sensitiv für weit entfernte Störquellen, um diese rechtzeitig zu kompensieren und damit den Verkehrsfluss besonders wirkungsvoll zu optimieren. Äußerst vorteilhaft für die Weitergabe von Verkehrsinformationen von einem Fahrzeug zum nächsten ist das digitale Kennzeichenschild, das als Echtzeitanzeige für die aktuellen Verkehrsinformationen fungiert. Das digitale Kennzeichenschild weist eine LED-Anzeige oder eine LCD-Anzeige auf.
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In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Verkehrsinformationen die folgenden Informationen umfassen: Physischer Verkehrsbereich; logischer Verkehrsbereich; Fahrstreifen; Position in dem Fahrstreifen; und Identifikationsnummer in dem logischen Verkehrsbereich. Ein physischer Verkehrsbereich im Sinne der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise ein Abschnitt eines Verkehrsweges, insbesondere einer Fahrstraße. Die physischen Verkehrsbereiche sind lokal fixiert. Ein logischer Verkehrsbereich im Sinne der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise eine Umgebung konstanter Größe, in der sich das Fahrzeug befindet. Das Fahrzeug befindet sich bevorzugt in einem Mittelpunkt eines kreisrunden logischen Verkehrsbereiches. Die logischen Verkehrsbereiche bewegen sich mit den in ihren Mittelpunkten befindlichen Fahrzeugen mit und sind damit lokal variabel. Ein Fahrstreifen im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Spur einer ein- oder mehrspurigen Fahrbahn eines Verkehrsweges. Eine Position in dem Fahrstreifen im Sinne der vorliegenden Erfindung ist die Stelle des Fahrzeuges in einer Reihe oder Kolonne von Fahrzeugen in dem Fahrstreifen, insbesondere innerhalb eines logischen Verkehrsbereiches. Die Identifikationsnummer in dem logischen Verkehrsbereich im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine eindeutige Kennzeichnung des Fahrzeuges zur Unterscheidung des Fahrzeuges von anderen Fahrzeugen. Diese Informationen bestimmen sowohl die absolute Position und Identität des Fahrzeuges als auch die relative Position von zwei oder mehr benachbarten Fahrzeugen zueinander und geben somit die Verhältnisse der Fahrzeuge zueinander an, die erforderlich sind, um eine vorausschauende und damit sichere Verkehrsführung zu ermöglichen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfassen die Verkehrsinformationen die Information Fahrmodus. Diese Information gibt an, ob sich das Fahrzeug in einem autonomen Fahrbetrieb, in einem teilautonomen Fahrbetrieb oder in einem manuellen Fahrbetrieb befindet. Beispielsweise kann der Fahrmodus als Auswertekriterium herangezogen werden, um eine Kolonne von Fahrzeugen danach zu sortieren. Eine Kolonne, in deren ersten Positionen sich ausschließlich autonom fahrende Fahrzeuge befinden, bewegt sich besonders gleichförmig und berechenbar, was einem stabilen und sicheren Verkehrsfluss zuträglich ist.
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In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bestimmen von geografischen Positionen der Fahrzeuge mittels GPS-Vorrichtungen der Fahrzeuge; und Austauschen von Verkehrsinformationen mit einer entfernt angeordneten Verkehrsüberwachungseinrichtung mittels Kommunikationsvorrichtungen der Fahrzeuge. Beide genannten Schritte sind sehr zweckmäßig, um eine zentral organisierte Verkehrsüberwachung und Verkehrssteuerung durchzuführen. Allerdings ist die Lagegenauigkeit der momentan erhältlichen zivilen GPS-Vorrichtungen für Fahrzeuge von etwa 10 m noch verbesserungswürdig und beide genannten Schritte erfordern regelmäßig eine stabile Satellitenverbindung, die je nach Wetter, Topografie, Bebauung und Bewaldung nicht lückenlos realisierbar ist.
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Nicht zuletzt deshalb umfasst in einer weiterführenden sehr vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung das Verfahren den Schritt unmittelbares Austauschen von Verkehrsinformationen zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug mittels Kommunikationsvorrichtungen der Fahrzeuge. Das Austauschen der Verkehrsinformationen zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug erfolgt direkt und ohne Zwischenschaltung einer terrestrischen oder extraterrestrischen Relaisstation. Somit werden die vorstehend beschriebenen Unzulänglichkeiten überwunden. Als Kommunikationsstandard wird beispielsweise WLAN verwendet.
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In einer alternativen sehr vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Verfahren den Schritt unmittelbares Austauschen von Verkehrsinformationen zwischen mehreren oder allen einem logischen Verkehrsbereich zugeordneten Fahrzeugen mittels Kommunikationsvorrichtungen der Fahrzeuge umfasst. Auf diese Weise stehen dem Fahrzeug Verkehrsinformationen bereit, die den ganzen logischen Verkehrsbereich abdecken und somit einen relativ weitreichenden Überblick über die Verkehrssituation rund um das Fahrzeug ermöglichen. Dies ist beispielsweise dann besonders sicherheitsrelevant, wenn sich innerhalb eines logischen Verkehrsbereiches gleichzeitig Fahrzeuge mit geringer Geschwindigkeit und Fahrzeuge mit hoher Geschwindigkeit bewegen.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst das Erfassen der Verkehrsinformationen des ersten Fahrzeuges mittels einer Verkehrsinformationssammelvorrichtung des zweiten Fahrzeuges ein Fotografieren oder Filmen des Kennzeichenschildes des ersten Fahrzeuges mittels einer Kameravorrichtung des zweiten Fahrzeuges. Insbesondere Fahrzeuge, die für teilautonomes oder autonomes Fahren ausgestattet sind, weisen ohnehin Kameras auf, die eine ausreichende Qualität haben, um auf gewisse Distanz, beispielsweise bis zu 100 m, Verkehrsinformationen zu erfassen, die auf einem digitalen Kennzeichenschild dargestellt sind. Ein Vorteil dieser optischen Übertragung von Verkehrsinformationen direkt von Fahrzeug zu Fahrzeug ist, dass keine Verbindung zu Satelliten oder bodengebundenen Übertragungsstationen erforderlich ist. Die Übertragung der Verkehrsinformationen ist daher besonders stabil, was für eine optimale und sichere Führung des Verkehrsflusses wichtig ist.
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Die vorliegende Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten der Zeichnung zu entnehmen sind.
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Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Die 1 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren dient zum Optimieren eines Verkehrsflusses und ist anwendbar auf Verkehrsflüsse, die aus mindestens einem ersten Fahrzeug und einem zweiten Fahrzeug gebildet sind. Jedes der Fahrzeuge weist ein digitales Kennzeichenschild auf.
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Das Sammeln von Verkehrsinformationen S1 des ersten Fahrzeuges erfolgt mittels einer Verkehrsinformationssammelvorrichtung des ersten Fahrzeuges. Die zu sammelnden Verkehrsinformationen sind vorzugsweise der physische Verkehrsbereich, der logische Verkehrsbereich, der Fahrstreifen, die Position in dem Fahrstreifen, die Identifikationsnummer in dem logischen Verkehrsbereich und der Fahrmodus des ersten Fahrzeuges. Das Darstellen der Verkehrsinformationen S2 des ersten Fahrzeuges erfolgt mittels des digitalen Kennzeichenschildes des ersten Fahrzeuges. Das Erfassen der Verkehrsinformationen S3 des ersten Fahrzeuges erfolgt mittels einer Verkehrsinformationssammelvorrichtung des zweiten Fahrzeuges, wobei das Erfassen der Verkehrsinformationen des ersten Fahrzeuges mittels einer Verkehrsinformationssammelvorrichtung des zweiten Fahrzeuges vorzugsweise ein Fotografieren oder Filmen des Kennzeichenschildes des ersten Fahrzeuges mittels einer Kameravorrichtung des zweiten Fahrzeuges umfasst. Das Auswerten der Verkehrsinformationen S4 des ersten Fahrzeuges erfolgt mittels einer Auswertevorrichtung des zweiten Fahrzeuges. Bei dem Auswerten werden die erfassten Verkehrsinformationen mit gespeicherten oder von einer entfernt angeordneten Datenquelle abrufbaren Informationen verglichen, um Rückschlüsse auf ein Gefahrenpotenzial der auszuwertenden Verkehrssituation ziehen zu können. Des Weiteren können Fahrerwünsche in die Auswertung miteinbezogen werden. Das Steuern des zweiten Fahrzeuges S5 erfolgt mittels einer Steuervorrichtung des zweiten Fahrzeuges in Abhängigkeit von einem Ergebnis des Auswertens. Das Steuern kann hierbei autonom, teilautonom oder manuell erfolgen. Bevorzugt ist das autonome Steuern.
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Die vorstehend genannten erfindungswesentlichen Verfahrensschritte können um weitere Verfahrensschritte ergänzt sein. Zum Beispiel kann das Verfahren zusätzlich einen oder mehrere der folgenden Schritte umfassen: Bestimmen von geografischen Positionen der Fahrzeuge mittels GPS-Vorrichtungen der Fahrzeuge; Austauschen von Verkehrsinformationen mit einer entfernt angeordneten Verkehrsüberwachungseinrichtung mittels Kommunikationsvorrichtungen der Fahrzeuge; unmittelbares Austauschen von Verkehrsinformationen zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug mittels Kommunikationsvorrichtungen der Fahrzeuge; und unmittelbares Austauschen von Verkehrsinformationen zwischen mehreren oder allen einem logischen Verkehrsbereich zugeordneten Fahrzeugen mittels Kommunikationsvorrichtungen der Fahrzeuge.
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Ein beispielhafter Verfahrensablauf ist wie folgt: Damit Fahrzeuge sich sicher autonom fortbewegen können, müssen sie sich gegenseitig identifizieren können, um ihre Fahrtabsichten zu teilen und Kompromisslösungen zu erarbeiten. Um dies zu bewerkstelligen, werden ein System, bestehend aus einer Verkehrsüberwachungszentrale und Fahrzeugen, und das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben. Stra-ßenkarten werden in Verkehrsbereiche aufgeteilt. Jeder Verkehrsbereich besteht aus Streckenabschnitten von unterschiedlichen Straßen und bildet einen örtlich festen Verkehrsbereich. Zusätzlich werden innerhalb dieser Verkehrsbereiche mobile Verkehrsbereiche oder auch logische Verkehrsbereiche gebildet. Diese entstehen, sobald mehrere Fahrzeuge sich innerhalb eines bestimmten Radius aufhalten. So können die Fahrzeuge zum Beispiel mittels WLAN miteinander in Verbindung treten. Jedes Fahrzeug sollte über eine Eigendiagnosevorrichtung verfügen, um festzustellen, ob es Teil dieses System werden kann oder nicht.
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Anstelle des heutigen Kennzeichenschildes wird bei einer erfolgreichen Eigendiagnose und Anmeldung in den beiden Verkehrsbereichen mittels des digitalen Kennzeichenschildes ein variables Echtzeit-Kennzeichenschild mit Verkehrsinformationen erstellt. Dieses Kennzeichenschild enthält folgende Verkehrsinformationen: Physischer Verkehrsbereich; logischer Verkehrsbereich; Fahrtrichtung; Fahrstreifen; Position in dem Fahrstreifen; Identifikationsnummer in dem logischen Verkehrsbereich;
und Fahrmodus. Andere Verkehrsinformationen sind ebenfalls denkbar.
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Das Fahrzeug erreicht den physischen Verkehrsbereich XYZ. Es führt die Eigendiagnose durch und stellt fest, dass es an dem System teilnehmen kann. Um sich an diesem Verkehrsbereich anzumelden, schickt das Fahrzeug eine Anfrage an die Verkehrsüberwachungszentrale. In einer der Anfrage ist die einmalige Fahrzeugidentifikationsnummer des Fahrzeuges enthalten. Daraufhin überprüft das System, ob das ankommende Fahrzeug nah genug ist, um in einen logischen Verkehrsbereich eingebunden zu werden. Ist dies der Fall, wird eine logische Identifikationsnummer an das Fahrzeug übermittelt. Das Fahrzeug überträgt den aktuell befahrenen Fahrstreifen. Daraufhin erhält das Fahrzeug die Verkehrsinformation, an wievielter Position in dem Fahrstreifen es sich aktuell befindet. Alternativ dazu kann eine initiale Vergabe der Position in einer Fahrzeugkolonne mittels der GPS-Positionen der Fahrzeuge in der Fahrzeugkolonne erfolgen. Diese Information kann noch inkorrekt sein, weshalb sie das Fahrzeug zunächst als Richtwert annimmt. Ist das Fahrzeug keinem logischen Verkehrsbereich zugeordnet, so wird ein Platzhalter an der entsprechenden Stelle in dem digitalen Kennzeichenschild angezeigt. Dies ist wichtig, denn falls sich zwei Fahrzeuge irgendwo erstmals annähern, so entscheiden sie untereinander, einen logischen Verkehrsbereich zu erstellen. Ein nachfolgendes Fahrzeug erfasst die Verkehrsinformation eines vorausfahrenden Fahrzeuges mit Hilfe einer Kamera und umgekehrt. Daraufhin tauschen sich die Fahrzeuge zum Beispiel mittels WLAN aus und schicken eine Anfrage an die Verkehrsüberwachungszentrale. Kann ein Fahrzeug den eigenen Fahrstreifen nicht erfassen, zeigt es in dem digitalen Kennzeichenschild einen entsprechenden Platzhalter an.
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Wenn die Positionen der Fahrzeuge in dem Fahrstreifen festgelegt sind, können die einzelnen Fahrzeuge die Verkehrsinformationen umsortieren. Wenn ein erstes Fahrzeug die Position 3, ein zweites Fahrzeug die Position 1 und ein drittes Fahrzeug die Position 2 gespeichert hat, so wird das erste Fahrzeug die Position mit dem zweiten Fahrzeug tauschen. Im nächsten Schritt tauscht das zweite Fahrzeug die Position mit dem dritten Fahrzeug. Danach können die Positionen in dem Fahrstreifen korrekt angezeigt werden. Über diesen Austausch von Verkehrsinformationen und der logischen Identifikationsnummer wird zum einen die Fahrzeuglokalisierung mit den Fahrtwünschen verschränkt und zum anderen wird über logische Identifikationsnummern mehr Datenschutz erreicht.
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Verlässt ein Fahrzeug einen physischen Verkehrsbereich und kommt in einen anderen hinein, so wird für einen bestimmten Radius zuerst der letzte physische Verkehrsbereich angezeigt und danach der neue. Gegebenenfalls findet eine Neusortierung der Fahrzeuge statt, sollten weitere Fahrzeuge zum Beispiel auf die Verkehrsstraße auffahren oder Fahrzeuge die Fahrstreifen wechseln.
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Das digitale Kennzeichenschild als Lichteinblendung kann an allen vier Seiten des Fahrzeuges bereitgestellt werden. Dadurch können sich Fahrzeuge noch besser verfolgen und gegenseitig austauschen. Solche Kennzeichenschilder sind kameralesbar ausgebildet und die Darstellung der Verkehrsinformationen erfolgt mittels einer eindeutigen Kodierung.
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Wenn Fahrzeuge sowohl die nächste Umgebung als auch einen erweiterten Bereich identifizieren können, sind sie in der Lage, sich über Fahrmanöver besser auszutauschen. Beispielsweise kann ein sehr schnell heranfahrendes Fahrzeug die Verkehrsinformationen analog einer seriellen Übertragung beim Vordermann anfordern, damit dieser weitere Verkehrsinformationen über seinen Vordermann anfordert. So wird für schnell fahrende Fahrzeuge eine Weitsicht ermöglicht, um eventuell erforderliche Fahrmanöver rechtzeitig einleiten zu können, Staus oder Unfälle zu vermeiden und Treibstoff zu sparen. Durch die Abstände, die zwischen den einzelnen Fahrzeugen gemessen werden, kann zum Beispiel ein 500 m-Horizont erstellt werden.
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Bezugszeichenliste
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- S1
- Sammeln der Verkehrsinformationen
- S2
- Darstellen der Verkehrsinformationen
- S3
- Erfassen der Verkehrsinformationen
- S4
- Auswerten der Verkehrsinformationen
- S5
- Steuern des Fahrzeuges
