DE29521357U1 - Zielführungseinheit zur sicheren Zielführung eines Fahrzeugs - Google Patents

Description

Mannesmann Aktiengesellschaft

Mannesmannufer 2 70236

40213 Düsseldorf

lielführungseinheit zur sicheren Zielführung eines Fahrzeugs Beschreibung

Die Erfindung betrifft @g£S£SB>£^e'^ne Zielführungseinheit zur sicheren Zielführung eines Fahrzeugs entlang einer zu einer vorgegebenen Zielposition führenden Fahrtroute, bei dem die momentane Ortsposition des Fahrzeugs ermittelt und eine Fahrtroute bestimmt wird, die dem Fahrer des Fahrzeugs in Form von Fahrhinweisen angezeigt wird.

Fahrzeugleit- und Zielführungssysteme mit optischen und/oder akustischen Ausgabeeinrichtungen für entsprechende Fahrhinweise zur Führung eines Fahrzeugs entlang einer ermittelten günstigen Fahrtroute zu einem vorgegebenen Ziel sind bekannt; sie dienen dazu, beispielsweise dem ortsunkundigen Fahrzeugführer anhand von im Fahrzeug oder extern abgelegten digitalisierten Straßenkarten z.B. die aktuelle geografische Position, die Fahrtroute sowie alle bevorstehenden Richtungsänderungen in Form von Fahrhinweisen anzuzeigen.

Aus der DE 4039887 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die aktuelle Ortsposition mittels eines im Fahrzeug installierten Ortungssystems bestimmbar ist und eine von mindestens einem externen Rechner eines Off-Board-Navigationssystems ermittelte von der aktuellen Ortsposition zu einer vorgegebenen Zielposition führende Fahrtroute als Folge zu passierender Straßenabschnitte (sogenannte Leitvektorkette) zusammen mit einem Straßenplan der näheren Umgebung an das Fahrzeug übertragen und auf einem Display zur Anzeige gebracht wird, wobei die externen Rechner in räumlich

verteilt angeordnete Baken installiert sind und zusätzlich mit einem Verkehrsrechner verbunden sein können. Die Leitvektorkette umfaßt die Ortskoordinaten der zu passierenden Straßenabschnitte und ermöglicht es folglich, diese Ortskoordinaten mit der aktuellen Ortsposition des Fahrzeugs zu vergleichen und anhand des Ergebnisses dem Fahrer beispielsweise die aktuelle Ortsposition auf dem Display zusammen mit Fahrhinweisen anzuzeigen und ihn somit sukzessiv zur vorgegebenen Zielposition zu führen. Die Zielführung erfolgt bei diesem Verfahren also immer ausgehend von der momentanen Ortsposition, unabhängig davon, ob das Fahrzeug von der vorgegebenen Fahrtroute abgewichen ist oder nicht.

Dieses Verfahren ist zwar zum Zielführen eines Fahrzeugs insbesondere mit Hilfe eines Off-Board-Navigationssystems geeignet, jedoch werden Abweichungen von der Fahrtroute nicht ermittelt und dem Fahrer folglich auch nicht mitgeteilt. Bei diesem Verfahren wird lediglich beim Passieren einer Bake vom Rechner in Abhängigkeit von

is der aktuellen Ortsposition des Fahrzeugs (oder der Bake) jeweils mindestens eine zum Ziel führende Leitvektorkette aus einem Leitvektorketten-Kollektiv ausgewählt, an das Fahrzeug übertragen, dem Fahrer direkt oder in Form von Fahrhinweisen angezeigt und auf diese Weise bei Abweichungen von der ursprünglich Fahrtroute eine "Fehlerkorrektur" vorgenommen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur sicheren Zielführung eines Fahrzeugs entlang einer insbesondere mit Hilfe eines Off-Board-Navigationssystems ermittelten günstigen Fahrtroute und eine Zielführungseinheit zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, bei dem mit geringem technischen Aufwand Abweichungen von der vorgegebenen Fahrtroute im Fahrzeug erkannt werden, ohne daß dafür eine digitale Straßenkarte und dergleichen im Fahrzeug mitgeführt werden muß.

Die Lösung dieser Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Durch die kennzeichnenden Merkmale des Unteranspruchs 2 ist dieses Verfahren in vorteilhafter Weise weiter ausgestaltbar. Eine Zielführungseinheit zur Durchführung des

erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Merkmale des Patentanspruchs 3 auf und ist durch die Merkmale der Unteransprüche 4 bis 11 in vorteilhafter Weise ausgestaltbar.

Die Erfindung sieht vor, daß die Fahrtroute zunächst in Form von aufeinanderfolgenden Wegpunkten bestimmt wird. Anhand der ermittelten momentanen Ortsposition des Fahrzeugs wird während der Fahrt fortlaufend der senkrechte Abstand der momentanen Ortsposition von der Verbindungsgeraden der beiden unmittelbar aufeinanderfolgenden Wegpunkte, zwischen denen sich das Fahrzeug momentan befindet, berechnet. Überschreitet der berechnete senkrechte Abstand einen vorgegebenen Wert, wird ein Signal ausgelöst, das ein Verlassen der vorgegebenen Fahrtroute anzeigt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, Abweichungen von einer vorgegebenen Fahrtroute mit geringem technischen Aufwand sofort zu erkennen und dem Fahrer anzuzeigen, ohne daß dazu eine digitale Straßenkarte mit entsprechender Auflösung im Fahrzeug mitgeführt werden muß. Die Zielführungseinheit im Fahrzeug kann insbesondere dann sehr einfach aufgebaut sein, wenn die Fahrtroute mit Hilfe eines Off-Board-Navigationssystems ermittelt und in Form von Wegpunkten an das Fahrzeug übertragen wird. So braucht die Zielführungseinheit in einem solchen Falle nur über eine Ein- und Ausgabeeinheit, eine Ortungssensorik und eine Datenkommunikationseinrichtung zu verfügen. Zweckmäßigerweise umfassen die Wegpunkte der Fahrtroute mindestens die geographischen Ortskoordinaten, so daß ein direkter Vergleich mit den Ortspositionsdaten des Fahrzeugs möglich ist.

Erfolgt die Zielführung durch ein Off-Board-Navigationssystem, indem dieses eine günstige Fahrtroute bestimmt und an das Fahrzeug überträgt, so wird mit dem erfindungsgemäßen einfachen Verfahren eine besonders effektive und sichere Zielführung erzielt, wobei das Falschfahren bereits sehr kurzzeitig nach Einschlagen einer falschen Fahrtroute erkennbar und damit korrigierbar ist. Eine besonders hohe .

Sicherheit bei der Falschfahrerkennung läßt sich dann erzielen, wenn das erfindungsgemäße Verfahren mit einem auf anderen Prinzipien beruhenden Verfahren zur Falschfahrerkennung kombiniert wird, indem z.B. in bestimmten vorgegebenen

Streckenabschnitten jeweils das eine oder das andere Verfahren benutzt wird, je nach dem welches für die Charakteristik des Streckehabschnitts am besten geeignet ist.

Eine Zielführungseinheit zur sicheren Zielführung eines Fahrzeugs, die das Verlassen einer vorgegebenen Fahrtroute sofort erkennt, umfaßt eine Eingabeeinrichtung insbesondere zur Eingabe einer Zielposition und eine Ortspositionsermittlungseinrichtung zur Erfassung der momentanen Ortsposition. Eine die momentane Ortsposition und die Zielposition verbindende Fahrtroute, die im Fahrzeug durch die Zielführungseinheit oder außerhalb des Fahrzeugs ermittelbar ist, ist in einem Speicher der Zielführungseinheit in Form von Wegpunkten abgelegt. Eine vorgesehene Abstandsbestimmungseinrichtung ermöglicht die fortlaufende Berechnung des senkrechten Abstands der aktuellen Ortsposition von der Verbindungsgeraden, welche die beiden unmittelbar aufeinanderfolgenden Wegpunkte der Fahrtroute miteinander verbindet, zwischen denen sich das Fahrzeug momentan aufhält. Überschreitet der ermittelte senkrechte Abstand einen vorgegebenen Wert, so ist durch die Abstandsbestimmungseinrichtung ein Warnsignal auslösbar, welches das Verlassen der vorgegebenen Fahrtroute signalisiert.

Vorzugsweise ist ein Bordcomputer zur Steuerung der Abstandsbestimmungseinrichtung vorgesehen und die Abstandsbestimmungeinrichtung als Rechenprogramm ausgebildet.

Besonders geeignet ist die Zielführungseinheit zur Zielführung innerhalb eines Off-Board-Navigationssystems, wenn diese zusätzlich mit einer Kommunikationseinrichtung zum drahtlosen Datenaustausch versehen ist. Durch die Kommunikationseinrichtung ist die Fahrtroute in Form von Wegpunkten durch das Off-Board-Navigationssystem an die Zielführungseinheit übermittelbar. Zweckmäßigerweise ist die Kommunikationseinrichtung als Mobilfunktelefon ausgebildet.

Die Ausbildung der Eingabeeinrichtung als Tastatur erweist sich als universelle Lösung.

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Sehr klein und leicht unterzubringen ist die Ortspositionsermittlungseinrichtung, wenn diese einen Empfänger zum Empfang von Signalen für die Satellitennavigation aufweist.

Mit der Erfindung wird vorgeschlagen, daß durch den Bordcomputer bei Verlassen der Fahrtroute die Anzeige eines optischen Warnsignals insbesondere zusammen mit Fahrhinweisen auf dem Display der Anzeigeeinrichtung ausgebbar ist. Die Fahrhinweise können Detailinformationen bezüglich der Abweichungen von der vorgegebenen Fahrtroute enthalten. Selbstverständlich kann das Warnsignal auch auf anderem Wege, z.B. akustisch, ausgegeben werden.

Anhand des in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellten Systems zur Zielführung eines Fahrzeugs mit einer Zielführungseinheit im Fahrzeug und einem externen Off-Board-Navigationssystem wird die Erfindung nachfolgend beispielhaft beschrieben.

Das in der Figur dargestellte System zur Zielführung eines Fahrzeugs umfaßt eine im Fahrzeug installierte Zielführungseinheit 10. Die Zielführungseinheit 10 weist einen Bordcomputer 11 auf, durch den die übrigen Komponenten 12-16 der Zielführungseinheit 10 miteinander verbunden und steuerbar sind. Eine Eingabeeinrichtung 12 in Form einer Tastatur ermöglicht die Eingabe der Zielposition, beispielsweise des Straßennamens. Die angegebene Zielposition ist im Speicher 13 ablegbar und steht somit bei Bedarf abrufbar zur Verfügung. Zur Bestimmung der momentanen Ortsposition weist die Zielführungseinheit 10 einen Empfänger 14 eines Navigations-Satellitensystems auf, der ebenfalls mit dem Bordcomputer 11 datentechnisch verbunden ist. Bei Bedarf sind die aus den empfangenen Satellitensignalen fortlaufend bestimmbaren momentanen Ortspositionen durch den Bordcomputer 11 im Speicher 13 ablegbar. Im Speicher 13 ist darüber hinaus die anhand der momentanen Ortsposition und der eingegebenen Zielposition bestimmte günstige Fahrtroute in Form von Wegpunkten abgelegt, welche die geographischen Daten beinhalten. Wie die Figur erkennen läßt, weist die Zielführungseinheit 10 eine Anzeigevorrichtung 15 auf, die mit einem optischen Display versehen ist, durch welche die Fahrtroute vom Bordcomputer 11 gesteuert teilweise oder vollständig zusammen .

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mit Fahrhinweisen anzeigbar ist. Dabei ist es vorgesehen, die momentane Ortsposition des Fahrzeugs, beispielsweise farblich hervorgehoben, anzuzeigen. Die Verbindungsgerade zwischen den beiden unmittelbar aufeinanderfolgenden Wegpunkte, zwischen denen sich das Fahrzeug momentan aufhält, läßt sich durch eine Abstandsbestimmungseinrichtung 16 bestimmen. Die Abstandsbestimmungseinrichtung 16 ermöglicht darüberhinaus die fortlaufende Berechnung des senkrechten Abstands der aktuellen Ortsposition von der Verbindungsgeraden. Der Bordcomputer 11 hat Zugriff auf den von der Abstandsbestimmungseinrichtung 16 fortlaufend bestimmbaren senkrechten Abstand und kann diesen mit einem vorgegebenen Wert vergleichen. Überschreitet der senkrechte Abstand der momentanen Ortsposition von der Verbindungsgeraden den vorgegebenen Wert, so ist durch den Bordcomputer 11 ein entsprechendes Warnsignal auslösbar. So kann der Bordcomputer 11 ein Warnsignal erzeugen und/oder entsprechende Fahrhinweise über das optische Display der Anzeigeeinrichtung 15 ausgeben. Um den gerätetechnischen Aufwand der Zielführungseinheit 10 möglichst gering zu halten, ist diese mit einer Kommunikationseinrichtung 17, insbesondere ein Mobilfunktelefon, verbunden, durch welche die datentechnische Verbindung zu einem außerhalb des Fahrzeugs angeordneten Off-Board-Navigationssystem 20 herstellbar ist.

Die Figur läßt erkennen, daß das Off-Board-Navigationssystem 20 zum Datenaustausch mit der Zielführungseinheit 10 mit einem Sender/Empfänger 21 versehen ist. Das Navigationssystem 20 enthält einen Verkehrsrechner 22, der Zugriff auf eine digitale Straßenkarte 23 sowie aktuelle Verkehrsinformationen hat.

Zur Durchführung der Zielführung des Fahrzeugs wird die Zielposition durch den Fahrer über die Tastatur der Eingabeeinrichtung 12 eingegeben. Die Zielposition wird zusammen mit der mittels des Empfängers 14 bestimmten momentanen Ortsposition des Fahrzeugs durch die Kommunikationseinrichtung 17 an den Verkehrsrechner 22 des Off-Board-Navigationssystems 20 übertragen. Anhand der digitalen Straßenkarte 23 bestimmt der Verkehrsrechner 22 anschließend eine günstige Fahrtroute zur vorgegebenen Zielposition. Diese Fahrtroute wird anschließend in Form von Wegpunkten an die Zielführungseinheit 10 rückübertragen und vom Bordcomputer 11

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gesteuert im Speicher 13 abgelegt. Anhand der mittels des Empfängers 14 bestimmten momentanen Ortsposition des Fahrzeugs ermittelt die Abstandsbestimmungseinrichtung 16 die beiden unmittelbar aufeinanderfolgenden Wegpunkte, zwischen denen sich das Fahrzeug momentan aufhält. Weiterhin werden der Abstandsbestimmungseinrichtung 16 ständig die mittels des Empfängers 14 fortlaufend ermittelten momentanen Ortspositionen des Fahrzeugs zur Verfugung gestellt. Die Abstandsbestimmungseinrichtung 16 berechnet dann den senkrechten Abstand der momentanen Ortsposition von der Verbindungsgeraden und stellt den berechnenden Abstandswert dem Bordcomputer 11 zur Verfügung. Der Bordcomputer 11 vergleicht den.Abstandswert mit einem vorgegebenen Wert und löst ein Warnsignal aus, wenn der Abstandswert den vorgegebenen Wert überschreitet. Die Ausgabe des Warnsignals kann einerseits akustisch in Form eines Warntons oder durch Sprachausgabe und/oder andererseits optisch auf dem Display der Anzeigeeinrichtung 15 erfolgen, wobei der Fahrer insbesondere durch letztere beispielsweise zusätzliche Informationen z.B. über die Abweichung von der vorgegebenen Fahrtroute und Fahrhinweise von der Zielführungseinheit 10 erhalten kann. Es ist selbstverständlich auch möglich, ausgelöst durch das Warnsignal eine neue Fahrtroute zu bestimmen und das Fahrzeug entlang dieser Route zur Zielposition zu führen, ohne den Fahrer explizit über die Falschfahrt zu informieren.

Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die Abstandsbestimmungseinrichtung 16 als Rechenprogramm ausgebildet, das vom Bordcomputer 11 ausführbar ist.

Die zweckmäßige Größe des vorgegebenen Wertes für den Vergleich mit dem ermittelten senkrechten Abstand richtet sich insbesondere nach der Genauigkeit der Ortspositionsbestimmungseinrichtung. Wenn beispielsweise ein üblicher Empfänger eines Navigations-Satellitensystems verwendet wird, beträgt die mögliche maximale Fehlergröße mit 95% Sicherheit etwa 100 m. Daher sollte der Vergleichswert möglichst

so größer sein als diese Fehlergröße (z.B. 150 m oder 200 m), um irrtümliche Fehleranzeigen zu vermeiden. Bei noch genaueren Ortspositionsbestimmungseinrichtungen (z.B. bei Verwendung eines DGPS-Empfängers; DGPS = Differential

Global Positioning System) könnte der Vergleichswert aufwerte von deutlich unter 100 m festgelegt werden.

BEZUGSZEICHENLISTE:

10 Zielführungseinheit

11 Bordcomputer

12 Eingabeeinrichtung

13 Speicher

14 Empfängereines Navigations-Sateilitensystems

15 Anzeigeeinrichtung

16 Abstandsbestimmungseinrichtung

17 Kommunikationseinrichtung

20 Off-Board-Navigationssystem

21 Sender/Empfänger

22 Verkehrsrechner

23 digitale Straßenkarte

Claims (8)

G 90 18 163.8 Schutzansprüche

1. Zielführungseinheit zur sicheren Zielführung eines Fahrzeugs, die das Verlassen einer ermittelten Fahrtroute selbständig erkennt, mit einer Eingabeeinrichtung (12) zur Eingabe einer Zielposition, einer Ortspositionsermittlungseinrichtung zur Erfassung der momentanen Ortsposition, einer Fahrtroutenermittlungseinrichtung, ferner mit einem Speicher (13), in dem die Fahrtroute in Form von Wegpunkten, die mindestens die geographischen Ortskoordinaten umfassen, abgelegt ist, und mit einer Anzeigeeinrichtung (15) zur Anzeige der Fahrtroute als Fahrhinweise, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortsposiiionsermittlungseinrichtung einen Empfänger (14) eines Satellitennavigationssystems aufweist, und daß zur fortlaufenden Bestimmung des senkrechten Abstands der momentanen Ortsposition von der Verbindungsgeraden der beiden unmittelbar aufeinanderfolgenden Wegpunkte der Fahrtroute, zwischen denen sich das Fahrzeug momentan aufhält, eine Abstandsbestimmungseinrichtung (16) vorgesehen ist, durch die ein Warnsignal auslösbar ist, wenn der berechnete senkrechte Abstand größer als ein vorgegebener Wert ist.

2. Zielführungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bordcomputer (11) zur Steuerung der Abstandsbestimmungseinrichtung (16) vorgesehen ist.

3. Zielführungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsbestimmungseinrichtung (16) als Rechenprogramm ausgebildet ist.

4. Zielführungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kommunikationseinrichtung (17) zum Datenaustausch mit einem Off-Board-Navigationssystem (20) vorgesehen ist.

5. Zielführungseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikationseinrichtung (17) eine Mobilfunktelefon ist.

6. Zielführungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabeeinrichtung (12) eine Tastatur ist,

7. Zielführungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (15) ein optisches Display aufweist.

8. Zielführungseinheit nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Warnsignal zusammen mit Fahrhinweisen durch die Anzeigeeinrichtung (15)

optisch ausgebbar ist.