DE19916967C1 - Verfahren zur Aktualisierung einer Verkehrswegenetzkarte und kartengestütztes Verfahren zur Fahrzeugführungsinformationserzeugung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aktualisierung einer datenverarbeitungsgestützten Verkehrswegenetzkarte, die Streckendaten über ein befahrbares Verkehrswegenetz und zugeordnete Attributdaten enthält, bei dem durch mindestens ein Probefahrzeug aktuelle Strecken- und Attributdaten vom jeweils befahrbaren Streckenabschnitt aufgenommen werden und die Verkehrswegenetzkarte anhand dieser aufgenommenen Daten aktualisiert wird, sowie auf ein Verfahren zur Erzeugung von Fahrzeugführungsinformationen, bei dem die momentane Fahrzeugposition bestimmt wird, diesbezügliche Daten aus einer Attributdaten enthaltenden Verkehrswegenetzkarte ausgelesen und davon abhängig Fahrzeugführungsinformationen erzeugt werden. DOLLAR A Erfindungsgemäß werden als Attributdaten wenigstens ortsgenaue Topographiedaten über den Steigungs- und/oder Kurvenverlauf verwendet, was zur Erzeugung von Fahrzeugführungs-Vorausinformationen genutzt werden kann, wozu die Topographiedaten für einen vorgebbaren Vorausschau-Wegenetzbereich in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug aus der Karte gelesen werden. DOLLAR A Verwendung z. B. für Straßenfahrzeuge.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aktualisierung einer datenverarbeitungsgestützten Verkehrswegenetzkarte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf ein Verfahren zur Er­ zeugung von Fahrzeugführungsinformationen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3, bei dem eine solche Verkehrswegenetzkarte ein­ setzbar ist.

Unter einer datenverarbeitungsgestützten Verkehrswegenetzkarte wird dabei eine mittels Datenverarbeitung selbsttätig verwaltete Karte eines von Fahrzeugen befahrbaren Verkehrswegenetzes ver­ standen, wie z. B. sogenannte digitale Karten. Die Karten bein­ halten Strecken- oder Ortsdaten, worunter die Daten verstanden werden, die den Streckenverlauf der befahrbaren Streckenab­ schnitte des Wegenetzes definieren, und zugeordnete Attribut­ daten, d. h. Daten über Zusatzeigenschaften der verschiedenen Streckenabschnitte. Diese Attribute umfassen herkömmlicherweise z. B. Informationen, die entlang der tatsächlichen Verkehrswege durch Verkehrsschilder angezeigt werden, wie Streckentyp, Rich­ tungsbefahrbarkeit, Geschwindigkeitsbeschränkungen etc., aber auch Informationen über die zu erwartende Verkehrslage, z. B. so­ genannte Ganglinieninformationen. In allen Fällen können die At­ tributdaten mit Zeitbezug in der Karte abgelegt sein, d. h. der Wert eines Attributs kann für verschiedene Jahreszeiten oder Tage oder auch tageszeitabhängig verschieden sein. Anhand der Daten aus einer solchen Verkehrswegenetzkarte lassen sich dann Fahrzeugführungsinformationen erzeugen, z. B. in Form von Routen­ wahlinformationen über die Wahl einer günstigsten Route zu einem Zielort und/oder in Form von Fahrzeugsteuerungsinformationen zur Unterstützung des Fahrers bei der Fahrzeugführung oder zur auto­ nomen Fahrzeugführung.

Durch die Verwendung eines oder mehrerer Probefahrzeuge, d. h. Fahrzeugen, die zur Aufnahme der erforderlichen aktuellen Orts- und Attributdaten ausgerüstet sind, läßt sich eine laufende oder jedenfalls in verhältnismäßig kurzen Zeitabständen, z. B. stünd­ lich oder täglich, erfolgende Aktualisierung der Verkehrswege­ netzkarte realisieren. Als Probefahrzeuge können insbesondere die ohnehin vorhandenen und benutzten Fahrzeuge eingesetzt wer­ den, so daß im allgemeinen keine speziellen Fahrten nur für den Zweck der Kartenaktualisierung erforderlich sind.

Ein gattungsgemäßes Verfahren zur Aktualisierung einer digitalen Straßenkarte ist in der Patentschrift DE 195 25 291 C1 beschrie­ ben. Beim dortigen Verfahren bestehen die Attribute praktisch ausschließlich aus Informationen über die Zulässigkeit des Be­ fahrens eines jeweiligen Straßenabschnitts in mindestens einer Richtung. Die hierzu in der digitalen Karte abgelegten Attribut­ werte werden anhand von aktuellen Attributwerten aktualisiert, die vom jeweiligen Probefahrzeug unter Berücksichtigung von des­ sen fortlaufend bestimmter aktueller geographischer Position aufgenommen werden. Dies geschieht z. B. durch Erkennung entspre­ chender Verkehrsschilder über eine Videokamera oder implizit da­ durch, daß ein die Daten verarbeitender Verkehrsrechner das Be­ fahren eines jeweiligen Straßenabschnitts durch ein Probefahr­ zeug in der betreffenden Fahrtrichtung erkennt. Um fehlerhafte Zielführungen und Verkehrslenkungen auszuschließen, können alle Straßenabschnitte, für die innerhalb eines vorgegebenen Zeit­ raums keine aktuellen Attributdaten über die Zulässigkeit des Befahrens aufgenommen worden sind, auf den Attributwert "Befah­ rung unzulässig" gesetzt werden. Während die Position des Probe­ fahrzeugs gegebenenfalls ortsgenau ermittelt wird, z. B. durch eine GPS-Bestimmung mit zusätzlicher DGPS-Korrektur und optional einem anschließenden sogenannten Map-Matching, ist eine entspre­ chend ortsgenaue Zuordnung der Attribute dort nicht angesprochen und für die betrachteten Attribute auch nicht erforderlich.

Bei einem in der Offenlegungsschrift DE 196 50 844 A1 beschrie­ benen Verfahren zur Ermittlung von Fahrtroutendaten ist eine At­ tributierung, d. h. Attributzuordnung, für eine digitale Wege­ netzkarte durch statische und dynamische Parameter vorgesehen. Die statischen Parameter umfassen insbesondere bauliche Merkmale der Verkehrswege, wie Fahrspuranzahl, Vorhandensein einer Stei­ gungs- oder Gefällstrecke und Straßentyp. Die dynamischen Para­ meter umfassen Informationen über die zu erwartende Verkehrslage bzw. den zu erwartenden Verkehrsfluß, z. B. die Anzahl und die mittlere Geschwindigkeit der Fahrzeuge in einem gegebenen Strec­ kenabschnitt und Zeitraum. Während die dynamischen Parameter an­ hand fahrzeugseitig aufgenommener Meßdaten aktualisiert werden, werden die Werte der statischen Parameter nicht in dieser Weise angepaßt.

Aus der Offenlegungsschrift DE 37 00 552 A1 ist es bekannt, für eine digitale Straßenkarte sicherheitsrelevante Informationen als Attribute abzuspeichern, die unter anderem das Vorhandensein von Gefällstrecken, Steigungen und Kurven beinhalten und vorab bei der Erstellung der Karte durch spezielle Versuchsfahrzeuge empirisch ermittelt werden. Beim späteren Befahren eines jewei­ ligen Streckenabschnitts durch ein mit der Karte ausgerüstetes Fahrzeug werden dann die abgespeicherten sicherheitsrelevanten Informationen für den jeweiligen Streckenabschnitt dem Fahrer zur Anzeige gebracht.

Aus der Patentschrift DE 43 44 369 C2 ist ein Verfahren zur ver­ brauchsorientierten Fahrleistungsbegrenzung eines Fahrzeugan­ triebs während einer Fahrt zu einem gewünschten Zielort bekannt, bei dem ein Verkehrsrechner während der Fahrt wiederholt auf der Basis eines gemessenen aktuellen Energievorrats einen zulässigen Soll-Streckenverbrauch zur Bewältigung der Strecke bis zum Ziel­ ort ermittelt und daraus einen Vorgabewert zur Fahrleistungsbe­ grenzung derart ableitet, daß die Fahrleistung umso stärker be­ grenzt wird je kleiner der ermittelte Soll-Streckenverbrauch ist. Zu diesem Zweck werden Kennlinien über den Energieverbrauch benutzt, die streckenspezifisch unterschiedlich vorgegeben wer­ den, unter anderem in Abhängigkeit davon, ob die betreffende Wegstrecke eine hügelige, eine bergige, bergauf führende oder eine leicht bergige, bergab führende Topographie aufweist, wozu entsprechende Streckeninformationen vorab aufgenommen werden, z. B. während einer entsprechenden Probefahrt.

In der Patentschrift DE 195 06 364 C2 ist ein Fahrzeugsteuersy­ stem beschrieben, mit dem eine autonome Führung eines Straßen­ fahrzeugs unter Verwendung einer digitalen Straßenkarte möglich ist, in welcher fiktive Straßenknoten abgelegt sind, zu denen bevorzugt Verzweigungen, Kreuzungen und Kurven der Straße gehö­ ren. Das Fahrzeugsteuersystem leitet anhand dieser Knoteninfor­ mationen der digitalen Karte den Krümmungsverlauf des vor dem Fahrzeug liegenden Straßenabschnitts ab und steuert einen ent­ sprechenden Lenkwinkel und eine geeignete Fahrgeschwindigkeit ein.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Verfahrens zur Aktualisierung einer Verkehrswegenetzkarte und eines kartengestützten Verfahrens zur Erzeugung von Fahr­ zeugführungsinformationen der eingangs genannten Art zugrunde, durch die eine aktuell bleibende Verkehrswegenetzkarte bereitge­ stellt werden kann, die sich insbesondere auch zur Vorausschät­ zung des Fahrtenergieverbrauchs und/oder als Basis zur Ermitt­ lung vorausschauender Fahrzeugsteuerungsmaßnahmen eignet, und durch die Fahrzeugführungsinformationen erzeugt werden können, die insbesondere den Fahrer unterstützende oder eine autonome Fahrzeugführung ermöglichende, energieverbrauchsoptimierende Fahrzeugsteuerungsinformationen oder energieverbrauchsabhängige Routenwahlinformationen enthalten können.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Verfahrens zur Aktualisierung einer Verkehrswegenetzkarte mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Erzeugung von Fahrzeugführungsinformationen mit den Merkmalen des An­ spruchs 3.

Beim Kartenaktualisierungsverfahren nach Anspruch 1 ist charak­ teristischerweise vorgesehen, daß ortsgenaue Topographiedaten, auch Topologiedaten bezeichnet, über den Steigungs- und/oder Kurvenverlauf wenigstens eines Teils der Streckenabschnitte des abgelegten Verkehrswegenetzes als Attributdaten verwendet wer­ den, wobei zusätzlich je nach Anwendungsfall weitere herkömmli­ che Attributdaten berücksichtigt werden können. Die ortsgenauen Topographie- und eventuellen weiteren Attributdaten werden in der Karte abgelegt und anhand von diesbezüglichen aktuellen Meß­ daten eines jeweiligen Probefahrzeuges aktualisiert. Mit "orts­ genau" ist gemeint, daß die Topographiedaten nicht lediglich to­ pologiebezogen über das bloße Vorhandensein einer Steigungs­ strecke, worunter vorliegend auch eine Gefällstrecke verstanden wird, bzw. einer Kurve irgendwo auf einem zwischen zwei Strec­ kenknoten verlaufenden Streckenabschnitt, auch Streckenkante ge­ nannt, informieren, sondern weitergehend über die genaue geogra­ phische Lage derselben auf der Streckenkante und deren Stärke, z. B. in Form des Steigungswertes bzw. Kurvenkrümmungswertes. Auch die gegebenenfalls weiter vorgesehenen, herkömmlichen At­ tributdaten, wie typische Verkehrsschildinformationen, werden bevorzugt in dieser Weise ortsgenau in der Wegenetzkarte gespei­ chert und aktualisiert. Es versteht sich, daß die Attribute zu­ sätzlich, wie üblich, zeitbezogen abgelegt sein können. Außerdem sind sie normalerweise richtungsspezifisch, d. h. sie können an derselben Wegenetzposition für verschiedene Fahrtrichtungen un­ terschiedliche Werte haben.

Mit dieser Vorgehensweise ist es möglich, die Verkehrswegenetz­ karte auf eine Änderung der Streckenführung hin, z. B. wegen ei­ ner Baustelle oder eines neuen Streckenabschnitts, sehr rasch und selbsttätig auf den entsprechend aktualisierten Stand zu bringen. Eine solchermaßen stets aktuell gehaltene Verkehrswege­ netzkarte kann durch die in ihr enthaltenen ortsgenauen Attri­ butdaten als Basis zur Erzeugung von Fahrzeugführungsinformatio­ nen dienen, die solche Informationen benötigen, z. B. für ener­ gieverbrauchsoptimierende Fahrzeugführungsmaßnahmen. Es versteht sich, daß unter Aktualisierung vorliegend auch die erstmalige Erstellung einer Verkehrswegenetzkarte bzw. die erstmalige Be­ rücksichtigung eines neu hinzukommenden Streckenabschnitts zu verstehen ist.

In Weiterbildung des Kartenaktualisierungsverfahrens ist nach Anspruch 2 vorgesehen, als Daten eines jeweiligen Attributs ne­ ben dem aktuellen Wert und der aktuellen Position auch zuvor für dieses Attribut aufgenommene Werte oder Positionen daraus abge­ leitete Größen, wie einen Mittelwert, einen Minimalwert und ei­ nen Maximalwert oder andere statistische Kenngrößen hiervon, so­ wie wie die Anzahl der berücksichtigten, früher aufgenommenen Werte abzuspeichern. Dies kann für eine statistische Attributak­ tualisierung genutzt werden, bei welcher der in der Karte ent­ haltene Attributwert und Ort nicht direkt durch einen neu aufge­ nommenen Attributwert, sondern durch einen relativierten Attri­ butwert und Ort ersetzt wird, in den der neue Attributwert zu­ sammen mit den zusätzlich in der Karte enthaltenen statistischen Daten eingeht. Damit lassen sich grobe Fehlaktualisierungen auf­ grund vorheriger Fehlmessungen verhindern.

Das Verfahren zur Fahrzeugführungsinformationserzeugung nach An­ spruch 3 macht charakteristischerweise von Attributdaten einer datenverarbeitungsgestützten Verkehrswegenetzkarte Gebrauch, die ortsgenaue Daten der Netzgeometrie, wie oben erläutert, beinhal­ tet und je nach Anwendungsfall zusätzliche herkömmliche Attri­ butdaten enthalten kann. Auf der Basis einer solchen Karte werden jeweils die zu einem vorgebbaren Vorausschau-Wegenetzbereich, d. h. einem sich von der momentanen Fahrzeugposition bis zu einer vor­ gebbaren Vorausschaugrenze in der beabsichtigten Fahrtrichtung erstreckenden Bereich des Verkehrswegenetzes, gehörigen Informa­ tionen ausgelesen und zur Erzeugung davon abhängiger Fahrzeug­ führungsinformationen herangezogen. Durch die Berücksichtigung der Attributdaten mit genauem Ortsbezug können Vorausinformatio­ nen hoher Genauigkeit und Aktualität für die Fahrzeugführung be­ reitgestellt werden, z. B. zum vorausschauenden Beschleunigen kurz vor Erreichen einer Bergaufstrecke, zum vorausschauenden Verzögern kurz vor Erreichen einer Bergabstrecke oder einer Kur­ ve, zur Minderung des Energieverbrauchs zum Auffinden einer hin­ sichtlich Energieverbrauch günstigen Fahrtroute zu einem Zielort etc.

Bei dem nach Anspruch 5 weitergebildeten Verfahren beinhalten die erzeugten Fahrzeugführungsinformationen Parameter über den für eine Fahrt zu einem vorgebbaren Zielort zu erwartenden Ener­ gieverbrauch auf den betreffenden Wegenetzabschnitten, wozu ins­ besondere die abgelegten Informationen über Ausdehnung und Stär­ ke von Steigungs- und Gefällstrecken sowie weiterer verbrauchs­ relevanter Attribute benutzt werden. Mit dieser Vorgehensweise kann vorausgeschätzt werden, ob ein gewünschter Zielort mit dem gegenwärtigen Energievorrat noch erreicht werden kann oder eine Energiebetankung notwendig ist. Es versteht sich, daß der Ziel­ ort nicht fest vorgegeben werden muß, sondern variabel gehalten werden kann.

In Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 6 wird als Voraus­ schaubereich ein Vorfeldbereich der momentanen Fahrzeugposition herangezogen, d. h. ein direkt vor dem Fahrzeug liegender Bereich mit einer Länge von typischerweise einigen zehn bis wenigen hun­ dert Metern, und für diesen werden die zugehörigen streckenbe­ zogenen Attributdaten ausgelesen, um z. B. energieverbrauchsopti­ mierende Informationen zur Steuerung des Fahrzeugs, d. h. zur Be­ einflussung von dessen Längs- und Querdynamik, zu erzeugen. Die­ se können in reinen Anzeigeinformationen für den Fahrer oder in Informationen für ein autonomes Fahrzeugführungssystem bestehen, das dann selbsttätig die entsprechenden Fahrzeugsteuerungsein­ griffe vornimmt.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeich­ nungen veranschaulicht und werden nachfolgend beschrieben. Hier­ bei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Veranschaulichung einer Kommunikations­ struktur eines Automobils mit der Fähigkeit zur Aktuali­ sierung einer digitalen, attributbehafteten Straßenkarte und zur Erzeugung von Fahrzeugführungsinformationen,

Fig. 2 eine schematische Funktionsblockdarstellung über das Ein­ speichern und Auslesen von Attributwerten der digitalen Straßenkarte gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Vorgangs zur Einspei­ cherung eines aufgenommenen Attributwertes für die digi­ tale Straßenkarte gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine schematische Funktionsblockdarstellung einer Ver­ brauchsassistent-Einheit des Fahrzeugs von Fig. 1 und

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines vor dem Fahrzeug von Fig. 1 liegenden Streckenabschnitts zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Vorausschaufunktion der Verbrauchs­ assistent-Einheit von Fig. 4 auf Basis der gelernten At­ tribute.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Automobil 1, das zur Durchführung erfindungsgemäßer, nachfolgend näher erläuter­ ter Verfahrensvarianten eingerichtet ist, und die dazu implemen­ tierte Kommunikationsstruktur. Dabei umfaßt das Automobil 1 di­ verse Datenverarbeitungskomponenten, insbesondere einen Bord­ rechner mit zugehöriger Peripherie, die von herkömmlichem Aufbau sind, soweit nachstehend nichts anderes gesagt, und daher in Fig. 1 lediglich symbolisch durch ein Notebook 2 wiedergegeben sind. Die bordeigene Datenverarbeitungselektronik 2 umfaßt ins­ besondere neben dem eigentlichen Bord- oder Fahrzeugrechner ein Zielführungssystem mit zugehörigen Ortungsmitteln und eine Bord­ sensorik zur Aufnahme von Meßwerten über Attribute, d. h. strec­ kenbezogene Zusatzinformationen.

Die Ortungsmittel erhalten zur Fahrzeugpositionsbestimmung in üblicher Weise (D-)GPS-Signale von entsprechenden Satelliten 3 über einen zugehörigen unidirektionalen Satellitenkommunika­ tionskanal 4. Über einen bidirektionalen Kommunikationskanal 5, der z. B. ein Satelliten- oder GSM-Kommunikationskanal sein kann, steht das Fahrzeug 1 direkt oder über Satellit 6 mit anderen Straßenfahrzeugen und/oder einer Verkehrszentrale in Datenaus­ tauschverbindung. Die erwähnte Bordsensorik erfaßt Momentanwerte vorgegebener Gelände-/Verkehrsattribute, wie mit einem Pfeil E symbolisiert, die dann zur Aktualisierung einer datenverarbei­ tungsgestützten Verkehrswegenetzkarte, im vorliegenden Beispiel einer digitalen Straßenkarte, herangezogen werden können. Die digitale Straßenkarte kann dabei in der Bordelektronik 2 des Fahrzeugs 1 selbst oder in einer mit ihr in Verbindung stehenden Zentrale oder einem anderen Fahrzeug implementiert sein. Mit an­ deren Worten bildet das Fahrzeug 1 ein Probefahrzeug, mit dem während der Fahrt fortwährend Meßdaten über die aktuelle Fahr­ zeugposition und über zugehörige Gelände- und Verkehrsattribute gewonnen und zur entsprechenden Aktualisierung der digitalen Straßenkarte herangezogen werden. Die auf diese Weise laufend aktuell gehaltene digitale Straßenkarte wird dann von der Bord­ elektronik 2 dazu genutzt, vorausschauende Informationen über die Gelände- und Verkehrscharakteristika des vor dem Fahrzeug 1 liegenden Streckenabschnitts als fahrzeugführungsrelevante In­ formationen bereitzustellen, wie mit einem Pfeil A symbolisiert.

Da sich die erfindungsgemäße Vorgehensweise durch geeignete Ver­ wendung von in modernen Fahrzeugen üblichen Hardwarekomponenten realisieren läßt, kann praktisch jedes solche Fahrzeug als Pro­ befahrzeug dienen. Daher kann die Erhebung und Nutzung der Wege­ netzinformationen und der Zusatzattribute fahrzeugautonom erfol­ gen, d. h. nur im eigenen Fahrzeug ohne Informationsaustausch mit anderen Fahrzeugen oder einer Zentrale. Eine hohe Anzahl an Pro­ befahrzeugen verbessert den Aktualisierungsgrad der digitalen Karte. Andererseits können die in verschiedenen Fahrzeugen ge­ wonnenen Informationen auch durch wechselseitigen Austausch bzw. Übermittlung an die Zentrale übergreifend zusammengeführt wer­ den. Durch übliche Telematik-Techniken unter Verwendung der er­ wähnten Kommunikationskanäle können die aktuellen Daten der We­ genetzkarte jeweils allen Systemteilnehmern, d. h. allen betei­ ligten Fahrzeugen und ggf. zugehörigen Zentralstellen, zur Ver­ fügung gestellt werden. So kann z. B. die Sammlung von aktuell in verschiedenen Fahrzeugen aufgenommenen ortsgenauen Attributdaten in einer Zentrale vorgesehen sein, die davon abhängig zentral eine von ihr gehaltene datenverarbeitungsgestützte Wegenetzkarte aktualisiert und den angeschlossenen Fahrzeugen die jeweils ak­ tuellen Kartendaten zur Verfügung stellt.

Wesentlich ist bei der vorliegenden Art der Attributierung, d. h. der Zuordnung der Attributwerte zu den Streckenabschnitten der digitalen Straßenkarte, daß sie sich nicht in einer bloßen Zu­ ordnung des gemessenen Attributwertes zum zugehörigen Strecken­ abschnitt zwischen zwei Streckenknoten erschöpft, sondern orts­ genau erfolgt, nachfolgend auch als "metergenau" bezeichnet. Dies bedeutet, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, daß ein an einer gewissen Stelle P entlang einer Kante 7 des Straßennetzes, d. h. eines richtungsspezifischen Streckenabschnitts zwischen zwei Netzknoten 8, 9, aufgenommener Attributwert in der digita­ len Karte nicht der Kante 7 insgesamt, sondern genau der Erfas­ sungsposition P auf derselben zugeordnet wird.

Als Attribute sind insbesondere solche über die geographischen Eigenheiten des Straßennetzes vorgesehen, und zwar bezüglich der geographischen Koordinaten einschließlich der Höhe, d. h. dem Steigungsverlauf. Dabei wird nicht nur das Auftreten von Stei­ gungs- bzw. Gefällstrecken und Kurven an sich in der digitalen Karte registriert, sondern auch deren Stärke, z. B. in Form des erfaßten Wertes für die Steigung bzw. für den Kurvenradius. So kann insbesondere eine quasi kontinuierliche Attributierung des Straßennetzes mit den Fahrbahnsteigungs- und Kurvenkrümmungswer­ ten vorgesehen sein.

Ergänzend können je nach Anwendungsfall weitere, an sich bekann­ te, vorliegend jedoch ortsgenau abgelegte Attribute berücksich­ tigt werden, wie Geschwindigkeitsattribute über eine typische mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit oder eine Geschwindigkeitsbe­ grenzung mit Angabe einer Höchst- oder Mindestgeschwindigkeit, typische Straßenhinweisschild-Attribute, wie über einen Ortsein­ gang, einen Autobahnanfang, eine Kraftfahrstraße, eine Vor­ fahrtsstraße etc., typische Verbotsschild-Attribute, wie über ein Überholverbot, eine verbotene Durchfahrt oder ein Verbot für bestimmte Fahrzeuge wie z. B. Motorräder oder Lastkraftwagen, so­ genannte POI(point-of-interest)-Attribute, wie über Pannenhilfe, Erste Hilfe, eine Polizeistation, ein Hotel, eine Raststätte oder eine Tankstelle, Beschränkungs-Attribute, z. B. eine maxima­ le Durchfahrtshöhe, ein maximales Fahrzeuggewicht oder eine zeitliche Nutzungsbeschränkung, Fahrtrichtungs-Attribute über Beschränkungen der erlaubten Fahrtrichtungen und insbesondere auch Verkehrslage-Attribute über die im Mittel zu erwartende Verkehrslage bzw. den Verkehrszustand, wie freier Verkehr, reger Verkehr, starker Verkehr, Rush-hour, Stop-&-Go-Verkehr etc.

Es versteht sich, daß diese Attribute je nach Bedarf auch zeit­ bezogen erfaßt und in der digitalen Karte abgelegt sein können, d. h. daß für denselben Straßenort zu unterschiedlichen Zeiten verschiedene Werte für das jeweilige Attribut in der Karte ge­ halten werden. Dies ist insbesondere für die Verkehrslage-Attri­ bute von Bedeutung, deren Werte periodisch starken Schwankungen unterliegen können. Außerdem sind die Attribute vorzugsweise auch richtungsgenau, d. h. für denselben Straßenort sind unter­ schiedliche Werte desselben Attributs für die verschiedenen Fahrtrichtungen möglich. Die jeweils an einer bestimmten Stelle P aufgenommenen Attributwerte können dann zusammen mit der Orts­ vorgabe für diesen Streckenpunkt P, d. h. mit den ihn im Wegenetz identifizierenden Daten in Form seiner geografischen Koordinaten ggf. ergänzt durch eine eindeutige Kennung, in der digitalen Karte gespeichert werden. Soweit dort für das jeweilige Attribut noch kein Wert vorliegt, kann eine Erstbelegung erfolgen. Dies gilt auch für den Fall, daß ein noch nicht im abgespeicherten Straßennetz enthaltener Straßenabschnitt befahren wird, der dann zusammen mit dort aufgenommenen Attributwerten erstmals in der digitalen Karte verzeichnet werden kann. Mit anderen Worten be­ inhaltet das vorliegende Verfahren zur Aktualisierung der digi­ talen Karte auch deren erstmalige Erzeugung bzw. Aktualisierung anhand eines Netzstruktur-Basisgraphen.

Wenn zu einem aktuell erfaßten Meßwert eines Attributs bereits ein davon abweichender Attributwert in der Karte abgespeichert ist, kann die Kartenaktualisierung in einem einfachen Ersatz des bisherigen durch den neu erfaßten Wert bestehen. Um eine Fehlat­ tributierung durch Meßfehler weitgehend auszuschließen, erfolgt die Aktualisierung jedoch bevorzugt in einer statistisch relati­ vierten Form. Dazu wird dann ein Aktualisierungsalgorithmus vor­ gesehen, der den neu in der Karte abzulegenden Attributwert an­ hand eines statistischen Verfahrens aus mehreren zuvor orts-, zeit- und richtungsgenau aufgenommenen Werten bildet, z. B. in Form eines gleitenden Mittelwertes. Dazu werden in der Karte ne­ ben dem jeweils geltenden, statistisch relativiert ermittelten Attributwert weitere, zuvor ermittelte Werte des Attributs ge­ halten, wie zuvor gemessene Werte oder statistische Kenngrößen, die die Gesamtheit der Werte mit relevanten Parametern subsumie­ ren, z. B. ein Minimal-, ein Maximal- und ein Durchschnittswert derselben, sowie die Anzahl solcher gehaltenen Werte.

In analoger Weise werden die zu den Attributen gehörigen Ortsan­ gaben zwar ortsgenau, aber nicht ortsfix von der Karte gelernt, um zu vermeiden, daß einem erfaßten Attribut aufgrund eines Po­ sitionsmeßfehlers eine unzutreffende Attributposition zugeordnet wird. Wiederum ist hierzu vorgesehen, mit einem geeigneten, her­ kömmlichen statistischen Verfahren aus allen zu einem gegebenen Attribut bekannten Positionen innerhalb einer vorzugebenden To­ leranz einen gültigen, relativierten Positionswert zu ermitteln und das Attribut der betreffenden Position zuzuordnen. Bei Er­ fassung eines Attributs eines dem System bekannten Typs außer­ halb der vorgegebenen Toleranz, z. B. mehr als 100 m von dem be­ reits bekannten Attribut entfernt, werden die beiden Attribute nicht zusammengelegt, sondern es wird das neu erfaßte Attribut erstmals in die Datenbasis der aktualisierbaren und damit lern­ fähigen bzw. lernenden Karte eingespeichert.

Die Kartenaktualisierung beinhaltet vorzugsweise auch die Maß­ nahme, daß jedenfalls ein Teil der Attribute in der Karte nicht zeitlich unbegrenzt einer bestimmten Position zugeordnet gehal­ ten werden. Bei mehrmaligem Nichterkennen eines früher gelernten Attributs durch die Bordsensorik von an der betreffenden Positi­ on vorbeifahrenden Probefahrzeugen wird das gelernte Attribut nach einem geeigneten, vorgebbaren Algorithmus gezielt aus der Datenbasis der Karte entfernt. Die so aktualisierte Karte be­ rücksichtigt beispielsweise Wanderbaustellen, bei denen zu einem bestimmten Zeitpunkt eine als Attribut erkannte und erlernte Streckenbeschränkung vorliegt, die zu einem späteren Zeitpunkt wieder entfällt oder sich auf der Strecke verschoben hat. Zur weiteren Verbesserung kann vorgesehen sein, daß Orts- und Attri­ butdaten unabhängig von dem statistischen Verfahren des Lernens nur dann für eine Anwendung bereitgestellt werden, wenn sie ei­ nen vorgebbaren Vertrauensgrad besitzen. Der Vertrauensgrad gibt hierbei die Zuverlässigkeit der Attributerkennung an, d. h. wie stark möglicherweise die Erkennung des Attributs durch Fehler in der Sensorik, Rechen- oder Bewertungsfehler, Verdeckungen stra­ ßenseitiger Informationsquellen, wie Verkehrsschilder, oder Um­ welteinflüsse behindert wird. Weiter kann berücksichtigt werden, wie oft, wie genau usw. ein Attribut ermittelt werden konnte, wobei zur Beurteilung wiederum die statistischen Kenngrößen her­ angezogen werden können.

Mit anderen Worten kann ausgehend von einer vollständig oder weitgehend leeren digitalen Karte mit dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren der gesammte Basisgraph, d. h. das befahrbare Verkehrswe­ genetz, allein durch die Fahrten der Probefahrzeuge erlernt wer­ den, und die gewünschten Attribute können ihm metergenau erst­ mals zugeordnet werden. Die Attribute und der Basisgraph lassen sich durch gesicherte Abweichungen korrigieren. Die lernende Karte kann auf diese Weise neue Kreuzungsverläufe, Umgehungs­ straßen etc. erlernen und bestehende Basisgraphelemente verän­ dern oder löschen bzw. allmählich "vergessen". Die auf diese Weise stets aktuell gehaltene Karte kann direkt oder über eine Zentrale allen am System beteiligten Fahrzeugen zur Verfügung stehen oder lokal genutzt werden. Die in ihr enthaltenen Infor­ mationen können auf verschiedene Weise genutzt werden, wozu je­ weils, wie im rechten Block von Fig. 2 illustriert, nach Eingabe der von den Ortungsmitteln festgestellten Fahrzeugposition, z. B. in Form geographischer Koordinaten, die abgelegten Werte ent­ sprechender Attribute ausgelesen werden können, und zwar vor­ zugsweise nicht nur der für diesen Ort selbst abgelegten Attri­ bute, sondern auch der innerhalb eines vorgebbaren Vorausschau­ bereichs in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug enthaltenen Attri­ bute. Die letztgenannte Maßnahme ermöglicht die Bereitstellung von Informationen für eine vorausschauende Fahrzeugführung.

Der typische Ablauf eines Attributierungsvorgangs ist in Fig. 3 veranschaulicht. Das rechte Teilbild zeigt einen Ausschnitt des befahrbaren Straßennetzes, das linke Teilbild enthält in einem Funktionsblock beispielhafte Daten einer konkreten Attributie­ rung. Beispielhaft ist die Befahrung eines gestrichelt markier­ ten Rundkurses 10 angenommen. Dabei wird fortlaufend die Fahr­ zeugposition unter Verwendung eines GPS-Meßwerts und eines an­ schließenden Map-Matching bestimmt. Mit letzterem werden die GPS-Meßwerte entlang des Rundkurses 10, die meßfehlerbehaftet geringfügig von der wahren Fahrzeugposition abweichen können und in Fig. 3 beispielhaft mit einer gepunkteten Linie 11 wiederge­ geben sind, auf das in der digitalen Karte vorliegende Wegenetz abgebildet. Dazu werden die Ortskoordinatenmeßwerte zusammen mit dem Fahrzeug-Kilometerstand an den die digitale Straßenkarte ak­ tualisierenden Systemteil übergeben, der daraus einen Fangkreis 12 bildet, der die zur gemessenen Fahrzeugposition in Frage kom­ menden Straßenkanten enthält. Der kartenlernde Systemteil ermit­ telt dann mit Map-Matching bzw. einem geeigneten herkömmlichen Koppel-Algorithmus diejenige Straßenkante innerhalb des Fang­ kreises 12, die dem tatsächlichen befahrenen Streckenabschnitt entsprechen sollte und schließt damit irrelevante Straßenkanten weitestgehend aus. Dann wird anhand mehrerer aufeinanderfolgen­ der Positionsbestimmungen die Fahrtrichtung auf der ermittelten Straßenkante festgestellt. Beispielhaft ist in Fig. 3 die Zuge­ hörigkeit der aktuellen Fahrzeugposition zu einer Kante mit Identitätsnummer 4711 und einer ersten Fahrtrichtung (Richtung 1) angenommen. Wenn es sich um ein zeitgenau abzulegendes Attri­ but handelt, wird zusätzlich die aktuelle Zeit berücksichtigt.

Parallel zur Fahrzeugpositionsbestimmung wird für jedes in der Karte zu speichernde Attribut der aktuelle Attributwert für die momentante Fahrzeugposition aufgenommen. Beispielhaft ist in Fig. 3 die Ermittlung eines Steigungswertes von 6,3% für das At­ tribut "Steigungsverlauf" wiedergegeben. Aus dem erfaßten Attri­ butwert wird dann ein diesem entsprechender oder ein von diesem und früheren, an dieser Stelle aufgenommenen Attributwerten sta­ tistisch abgeleiteter, neuer Attributwert ermittelt und in der digitalen Karte zugeordnet zur festgestellten Position abgespei­ chert.

In den Fig. 4 und 5 ist beispielhaft eine mögliche Anwendung der lernenden digitalen Straßenkarte, wie sie oben beschrieben wur­ de, im Rahmen einer Verbrauchsassistent-Funktionalität veran­ schaulicht. Unter "Verbrauchsassistent" ist dabei ein Systemteil der Fahrzeugbordelektronik zu verstehen, der energieverbrauch­ soptimierende Fahrzeugführungsinformationen vorausschauender Art erzeugt, mit denen der Fahrer oder ein autonomes Fahrzeugfüh­ rungssystem die Fahrweise jeweils rechtzeitig an den bevorste­ henden Streckenverlauf so anpassen kann, daß der Energiever­ brauch für die Fahrt möglichst gering gehalten wird. Insbeson­ dere können damit vor Kurven sowie vor Steigungs- und Gefäll­ strecken, aber auch sonstigen Fahrbeeinträchtigungen rechtzeitig verbrauchssenkende Fahrzeugsteuerungsmaßnahmen eingeleitet wer­ den.

Der Verbrauchsassistent-Systemteil 13 enthält neben weiteren, herkömmlichen Komponenten, wie sie sich für den Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung der Funktionsweise des Verbrauchsas­ sistenten 13 ohne weiteres ergeben, insbesondere auch, wie er­ wähnt, eine lernfähige, aktualisierbare Karte 14 der oben be­ schriebenen Art. Von einer Positionsmeßeinrichtung oder einem Navigationssystem 15 erhält der Verbrauchsassistent 13 die benö­ tigten Fahrzeugpositionsinformationen. Des weiteren erhält der Verbrauchsassistent 13 aktuelle Attributwerte 16 für die Attri­ bute der Karte 16 in Form von durch die betreffende Sensorik aufgenommenen Werten, die jeweils über Datenbusleitungen gelie­ fert werden. Dies schließt die Möglichkeit der optischen Erken­ nung mittels eines Bildaufnahme- und Bildauswertesystems ein, auch als "Rechnersehen" bezeichnet. Mit den aufgenommenen Daten wird die Kernfunktionalität "lernende Karte" versorgt, die gege­ benenfalls die Karte 14 vom Verbrauchsassistent 13 oder einem anderen Systemteil aktualisiert.

Die lernende Karte 14 besitzt eine Vorausschaufunktionalität, die beinhaltet, daß für einen vorgegebenen Vorfeldbereich, im vorliegenden Beispiel ca. 100 m, in Fahrtrichtung vor dem Fahr­ zeug die innerhalb dieses Bereichs für die befahrene Straßenkan­ te abgelegten Attributwerte bereitgestellt werden können, insbe­ sondere auch der Streckenverlauf. Die dadurch zur Verfügung ste­ henden Informationen über die vorausliegenden Geländecharakteri­ stika nutzt der Verbrauchsassistent 13 dann zur Erzeugung von vorausschauenden, energieverbrauchssenkenden Fahrzeugsteuerungs­ maßnahmen, wie Brems-, Beschleunigungs- und/oder Lenkmaßnahmen.

Fig. 5 zeigt ein konkretes Beispiel einer Anwendung eines sol­ chen Vorausschauvorgangs durch den Verbrauchsassistenten 13. Durch Auslesen der entsprechenden, ortsgenau zugeordneten At­ tributwerte aus der lernfähigen Straßenkarte 14 erhält der Ver­ brauchsassistent 13 beispielhaft die Informationen, daß gemessen von der momentanen Fahrzeugposition nach 10 m eine Gefällstrecke beginnt, die nach weiteren 20 m endet und ein durchschnittliches Gefälle von 5%, ein minimales Gefälle von 4,3% und ein maximales Gefälle von 5,9% besitzt, daß 50 m vor dem Fahrzeug ein Stopp­ schild steht und 75 m vor dem Fahrzeug eine Steigungsstrecke be­ ginnt, die 17 m lang ist und eine Steigung von 7% aufweist, wobei 85 m vor dem Fahrzeug ein Ortseingangsschild steht, das bekann­ termaßen gleichzeitig eine Geschwindigkeitsbegrenzung darstellt. Mit diesen Informationen ist der Verbrauchsassistent 13 in der Lage, vorausschauende Fahrzeugsteuerungsmaßnahmen zu erzeugen, mit deren Hilfe dieser Streckenabschnitt mit möglichst geringem Energieverbrauch zurückgelegt werden kann. Insbesondere kann der Verbrauchsassistent 13 zu diesem Zweck schon kurz vor Erreichen der Gefällstrecke oder vor Erreichen des Stoppschildes zur Gas­ pedalrücknahme und vor Erreichen der Steigung zum rechtzeitigen, weichen Beschleunigen unter Beachtung der durch den Ortseingang folgenden Geschwindigkeitsbeschränkung auffordern oder diese einleiten. In gleicher Weise kann der Verbrauchsassistent 13 bei Erkennung einer Kurve je nach deren Krümmungsradius vorbereitend zu einer entsprechenden Gaspedalrücknahme oder Bremsung auffor­ dern oder diese einleiten.

Die vom Verbrauchsassistent 13 abgegebenen Fahrzeugsteuerungsin­ formationen können als Fahrhinweise für den Fahrer dienen und werden ihm in diesem Fall geeignet angezeigt. In Fahrzeugen, die mit einem autonomen Fahrzeugführungssystem ausgerüstet sind, können die vom Verbrauchsassistent 13 erzeugten Fahrzeugfüh­ rungsmaßnahmen zu einer verbrauchsoptimierten autonomen Führung des Fahrzeugs genutzt werden. Es versteht sich, daß die Ausdeh­ nung des Vorausschaubereichs irgendeinen beliebigen, gewünschten Wert haben kann oder auch situationsabhängig variabel gewählt werden kann, z. B. geschwindigkeitsabhängig für höhere Fahrge­ schwindigkeiten größer als für niedrigere Geschwindigkeiten.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Verbrauchsassistent zur Ermittlung von energieverbrauchsoptimalen Fahrtrouten zu ei­ nem Zielort ausgelegt sein. In diesem Fall liest er aus der di­ gitalen Karte 14 die Werte der verbrauchsrelevanten Attribute für den relevanten Wegenetzbereich zwischen dem Fahrzeugstartort und dem Zielort aus und bestimmt anhand dieser Attributdaten mittels eines herkömmlichen Routensuchverfahrens eine Fahrtroute mit möglichst niedrigem Energieverbrauch zum Zielort.

Alternativ zum gezeigten Beispiel kann anstelle der lernfähigen, aktualisierbaren Straßenkarte 14 auch eine nicht-lernende Stra­ ßenkarte für den Verbrauchsassistent 13 verwendet werden, welche die erforderlichen energieverbrauchsrelevanten Attributdaten als vorab z. B. anhand von Versuchsfahrten eingespeicherte, nicht laufend aktualisierte Informationen enthält.

Es versteht sich, daß jede der zur Verbrauchsassistent-Funk­ tionalität von Fig. 4 genannten Systemkomponenten wahlweise in Hardware oder Software ausgeführt sein kann.

In einer weiteren Anwendung einer erfindungsgemäß aktualisierten Wegenetzkarte werden auch fahrzeugtypspezifische Attributdaten in ihr gespeichert und zur Erzeugung entsprechend fahrzeugtyp­ spezifischer Fahrzeugführungsinformationen genutzt, um bei­ spielsweise die Verkehrswegenutzung durch spezielle Fahrzeuge, wie Nutzfahrzeuge, insbesondere Gefahrguttransporte, an bestimm­ ten Tageszeiten oder zu bestimmten Wochentagen zu unterbinden. In einer weiteren Anwendung kann die aktualisierbare Wegenetz­ karte zur Realisierung eines intelligenten Tempomaten dienen, der stets die höchstzulässige Geschwindigkeit auf der befahrenen Strecke fahrzeugtypbezogen und gegebenenfalls zeitabhängig ein­ stellt. Neben den oben erwähnten Attributdaten können hierzu insbesondere auch Informationen bezüglich Ortseingangsschildern und Lichtsignalanlagen berücksichtigt werden, deren Schaltzu­ stände durch "Rechnersehen" erkannt werden können.

Es versteht sich, daß sich die vorliegende Erfindung nicht nur wie beschrieben für die Straßenverkehrstechnik, sondern auch für die Schienen-, Luft- und Schiffsverkehrstechnik oder Kombinatio­ nen hiervon eignet.

Claims (6)

1. Verfahren zur Aktualisierung einer datenverarbeitungsge­ stützten Verkehrswegenetzkarte, die Streckendaten über ein be­ fahrbares Verkehrswegenetz und zugeordnete Attributdaten um­ faßt, bei dem:

• - durch mindestens ein Probefahrzeug (1) aktuelle Strecken- und Attributdaten vom jeweils befahrenen Streckenabschnitt des Verkehrswegenetzes aufgenommen werden und die Verkehrswege­ netzkarte (14) anhand der aufgenommenen Strecken- und Attri­ butdaten aktualisiert wird,

dadurch gekennzeichnet, dass

• - die Attributdaten wenigstens Topographiedaten über den Ver­ lauf von Steigungen und/oder Kurven auf Streckenabschnitten des Verkehrswegenetzes enthalten, wobei die Topographiedaten ortsgenau bezüglich Lage und Stärke der Steigungen und/oder Kurven erfasst und bei der Aktualisierung der Verkehrswege­ netzkarte (14) verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß für das jeweilige Attribut mehrere zuvor für dieses Attribut aufgenommene Meßwerte oder davon abgeleitete statistische Kenn­ größen behalten und zusammen mit dem jeweils jüngsten Meßwert zur Ermittlung eines aktuell abzulegenden Attributwertes heran­ gezogen werden.

3. Verfahren zur Erzeugung von Fahrzeugführungsinformationen oder -maßnahmen, bei dem

• - die momentane Fahrzeugposition bestimmt wird, Daten aus einer datenverarbeitungsgestützten, Streckendaten über ein befahrba­ res Verkehrswegenetz und zugeordnete Attributdaten enthaltenden Verkehrswegenetzkarte (14) ausgelesen und davon abhängig Fahr­ zeugführungsinformationen für die momentane Fahrzeugposition erzeugt werden,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - als Verkehrswegenetzkarte (14) eine solche verwendet wird, de­ ren Attributdaten wenigstens Topographiedaten über den Verlauf von Steigungen und/oder Kurven auf Streckenabschnitten des Ver­ kehrswegenetzes enthalten, wobei die Topographiedaten ortsgenau bezüglich Lage und Stärke der Steigungen und/oder Kurven er­ fasst werden, und
• - als auszulesende Daten wenigstens die Topographiedaten für ei­ nen vorgebbaren Vorausschau-Wegenetzbereich ausgelesen und da­ von abhängige Fahrzeugführungs-Vorausinformationen erzeugt wer­ den.

4. Verfahren nach Anspruch 3, weiter dadurch gekennzeichnet, daß als Verkehrswegenetzkarte eine gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 aktualisiert gehaltene Verkehrswegenetzkarte (14) ver­ wendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, weiter dadurch gekennzeichnet, daß als Vorausschau-Wegenetzbereich der Bereich des Verkehrswegenet­ zes zwischen der momentanen Fahrzeugposition und einem vorgebba­ ren Zielort herangezogen und abhängig von den für diesen Bereich ausgelesenen Topographiedaten der auf den betreffenden Wegenetz­ abschnitten zu erwartende Energieverbrauch vorausgeschätzt wird und abhängig vom vorausgeschätzten Energieverbrauch Routenwahl­ informationen als Fahrzeugführungs-Vorausinformationen erzeugt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, weiter dadurch gekennzeichnet, daß als Vorausschau-Wegenetzbereich ein Vorfeldbereich der momenta­ nen Fahrzeugposition herangezogen und abhängig von den für die­ sen ausgelesenen Topographiedaten energieverbrauchsoptimierende Fahrzeugsteuerungsinformationen oder -maßnahmen als Fahrzeugfüh­ rungs-Vorausinformationen erzeugt oder ausgelöst werden.