DE4205979A1 - Navigationseinrichtung fuer landfahrzeuge - Google Patents
Navigationseinrichtung fuer landfahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Navigationseinrichtung
für Landfahrzeuge insbesondere für Personenkraftwa
gen und Lastkraftwagen, nach der Gattung des An
spruchs 1, darüberhinaus ein Verfahren zur Ausgabe
von Weginformationen für Fahrer von Landfahrzeugen
gemäß Oberbegriff des Anspruchs 12.
Auch als Ortungssysteme bezeichnete Navigationsein
richtungen für Landfahrzeuge sind bekannt. Sie hel
fen dem Fahrer des Fahrzeugs dabei, sich auch in
unbekannten Gebieten zurechtzufinden, überdies, Ge
fahren rechtzeitig zu erkennen.
Bei bekannten Einrichtungen werden aus den Informa
tionen über die Fahrtstrecke gefahrenrelevante Da
ten gespeichert, darüber hinaus empfohlene Ge
schwindigkeiten, die in diesen Bereichen eingehal
ten werden sollten. Es ist ohneweiteres ersicht
lich, daß bei der Fülle von Informationen, die bei
derartigen Einrichtungen dem Fahrer gegebenenfalls
zur Verfügung gestellt werden müssen, umfangreiche
Speichereinrichtungen vorgesehen werden müssen, die
die Integration derartiger Einrichtungen in Land
fahrzeuge erschweren, zumindest hohe Kosten für
derartige Systeme zur Folge haben.
Die Navigationseinrichtung gemäß der Erfindung, so
wie das erfindungsgemäße Verfahren zur Ausgabe von
Weginformationen haben demgegenüber den Vorteil,
daß der Speicherbedarf reduziert ist, so daß eine
einfachere Integration in Landfahrzeuge bei redu
zierten Preisen möglich ist, ohne daß es zu einer
Einschränkung der Verkehrssicherheit käme.
Dadurch, daß aus abgespeicherten geographischen Da
ten von der Navigationseinrichtung sicherheitsre
levante Angaben, beispielsweise die Grenzgeschwin
digkeit, für das Durchfahren einer künftigen
Fahrtstrecke berechnet werden, bedarf es nicht mehr
der Speicherung derartiger Angaben, ohne daß ir
gendwelche Sicherheitseinbußen des Systems bezie
hungsweise des Verfahrens gegeben wären. Die Navi
gationseinrichtung weist dazu eine Berechnungsein
heit auf, die aus geographischen Daten zum Verlauf
der Fahrtstrecke die Grenzgeschwindigkeit bestimmt,
die für die weitere Fahrt relevant ist. Eine Ver
gleichseinrichtung dient dazu, die momentane Ge
schwindigkeit des Fahrzeugs mit der berechneten
Grenzgeschwindigkeit zu vergleichen und gegebenen
falls eine Informationsausgabeeinrichtung zu akti
vieren, die den Fahrer auf eine Abweichung zwischen
momentaner und Grenzgeschwindigkeit hinweist.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Navigations
einrichtung zeichnet sich durch eine Berechnungs
einheit aus, die zur Bestimmung einer sicheren
Grenzgeschwindigkeit, die für das Durchfahren einer
vor dem Fahrzeug liegenden Strecke eingehalten wer
den sollte, Kanten und Winkel eines festen Bezugs
systems auswertet, durch die das Streckenstück zwi
schen zwei Stützpunkten definiert wird. Aus der
Länge eines Kantenstücks kann der einem Stützpunkt
zugeordnete Krümmungswert berechnet werden, aus dem
die Grenzgeschwindigkeit bestimmt werden kann, mit
der dieser Streckenabschnitt gefahrlos durchfahren
werden kann. Bei dieser Geschwindigkeit wird also
der maximale Kraftschlußbeiwert nicht überschrit
ten, so daß das Fahrzeug nicht ins Schleudern ge
rät. Daher ist außerdem sichergestellt, daß eine
maximale Querbeschleunigung des Fahrzeugs nicht
überschritten werden kann. Eine Vergleichs
einrichtung des Navigationssystems vergleicht die
momentane Geschwindigkeit des Fahrzeugs mit der be
rechneten Grenzgeschwindigkeit und aktiviert bei
einem Abweichen die Informationsausgabeeinrichtung,
so daß der Fahrer vor drohenden Gefahren gewarnt
wird.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Navi
gationseinrichtung kann gemeinsam mit der Informa
tionseinrichtung oder alternativ dazu eine Umset
zungseinrichtung aktiviert werden, die Stellglieder
des Fahrzeugs beeinflußt, beispielsweise ein elek
tronisches Gaspedal so verstellt, daß eine Verzöge
rung des Fahrzeugs eintritt. Es ist auch möglich,
daß in ein automatisches Getriebe eingegriffen wird
oder die Bremseinrichtung des Fahrzeugs in Aktion
tritt.
Weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten der Navigati
onseinrichtung ergeben sich aus den Unteransprü
chen.
Bevorzugt wird eine Ausführungsform des Verfahrens,
bei der Daten zur Fahrtstrecke als Kanten und Win
kel eines festen Bezugssystems abgespeichert sind,
die das Streckenstück zwischen zwei Stützpunkten
beschreiben. Derartige Angaben zu Fahrtstrecken
sind für bekannte Navigationssysteme verfügbar, sie
sind daher einfach und relativ kostengünstig für
das hier beschriebene System einsetzbar. Die Länge
eines Kantenstücks wird bei der Berechnung eines
Krümmungswerts herangezogen, der dann für die Be
stimmung der diesem Kantenstück zugeordneten Grenz
geschwindigkeit zugrundegelegt wird. Das heißt
also, die Grenzgeschwindigkeit eines Streckenab
schnitts kann aufgrund bereits verfügbarer Daten
einfach berechnet werden. Es bedarf nicht mehr der
Abspeicherung zusätzlicher Informationen bezüglich
dieses Streckenstücks, insbesondere nicht der Ab
speicherung einer für die Durchfahrung dieses Ab
schnitts empfohlenen Geschwindigkeit. Es ist viel
mehr möglich, diese Angaben während der Fahrt zu
berechnen und gegebenenfalls dem Fahrer zur Verfü
gung zu stellen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des
Verfahrens wird die Grenzgeschwindigkeit auf fol
gende Weise gewonnen: Es wird die Abweichung zwi
schen der theoretischen gradlinigen Fortsetzung der
momentanen Fahrtrichtung und der Verbindungslinie
zwischen der momentanen Position des Fahrzeugs und
einem auf der tatsächlichen künftigen Fahrtstrecke
liegenden Haltepunkt bestimmt, der bei einer Brem
sung des Kraftfahrzeugs erreicht wird. Ausgehend
von den in der Navigationseinrichtung gespeicherten
geographischen Daten zur Fahrtstrecke und von der
Bestimmung des Bremswegs angesichts einer gegebenen
Momentangeschwindigkeit kann zu jedem Zeitpunkt der
auf der tatsächlichen Fahrtstrecke liegende Halte
punkt des Fahrzeugs ohne weiteres bestimmt werden,
ohne daß es der Abspeicherung zusätzlicher Informa
tionen in der Navigationseinrichtung bedürfte. Der
zwischen der geradlinigen Fortsetzung und der Ver
bindungslinie eingeschlossene Winkel wird mit einem
Grenzwinkel verglichen, bei dessen Überschreitung
der berechnete Haltepunkt des Fahrzeugs außerhalb
der Einsehbarkeit eines vorausliegenden, gekrümmten
Streckenabschnitts liegt. Durch einen Vergleich der
Grenzgeschwindigkeit mit der momentanen Geschwin
digkeit des Fahrzeugs kann bei einer Abweichung
eine Warnung an den Fahrer abgegeben werden. Dabei
ist es also nicht erforderlich, daß eine für den
betroffenen Streckenabschnitt vorgegebene Grenzge
schwindigkeit abgespeichert werden muß. Es ist
vielmehr möglich, diese während der Fahrt zu
berechnen, ohne daß es zu irgendwelchen Sicher
heitseinbußen für den Fahrer käme.
Weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten des Verfahrens
ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich
nung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Ein schematisches Blockdiagramm einer Na
vigationseinrichtung;
Fig. 2 eine Darstellung zur Verdeutlichung einer
ersten Ausführungsform der Weginforma
tions-Ausgabe;
Fig. 3 ein Diagramm zur Verdeutlichung einer
weiteren Ausführungsform einer Weginfor
mations-Ausgabe;
Fig. 4 einen skizzierten Fahrtstreckenabschnitt
zur Erläuterung des Diagramms gemäß Fig.
2 und
Fig. 5 eine Darstellung zur Verdeutlichung einer
weiteren Ausführungsform eines Weginfor
mations-Ausgabeverfahrens.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein
Blockdiagramm einer Navigationseinrichtung 1, die
einen Speicher 3 für geographische Daten und Senso
ren 5 zum Erfassen aktueller Fahrdaten aufweist.
Speicher und Sensoren sind mit einer auch als Tra
velpilot bezeichneten Rechnereinheit 7 verbunden.
Die Navigationseinrichtung weist außerdem eine Be
rechnungseinheit 9 auf, der Ausgangssignale der
Sensoren 5 und der Rechnereinheit 7 eingegeben wer
den. Ausgangssignale der Berechnungseinheit werden
einer Vergleichseinrichtung 10 und dann einer In
formationsausgabeeinrichtung 11 und einer Umset
zungseinrichtung 13 zugeleitet.
In dem Speicher 3 sind Angaben zu dem zu befahren
den Streckennetz enthalten. Besonders bewährt haben
sich hier optische Speichermedien, beispielsweise
CD-ROM′s. Der Rechnereinheit 7 werden jeweils die
geographischen Daten übermittelt, die für einen ak
tuellen Kartenausschnitt relevant sind, also für
die Strecke, auf der sich das Landfahrzeug bewegt.
Die Sensoren 5 erfassen für die Rechnereinheit 7
relevante Daten. Beispielsweise wird über Radsenso
ren die momentane Geschwindigkeit des Landfahrzeugs
ermittelt. Andere Sensoren können beispielsweise
die Umgebungstemperatur oder sonstige Umweltein
flüsse ermitteln, wobei auch eine indirekte Erfas
sung möglich ist. Die Feuchtigkeit der Straße kann
beispielsweise dadurch ermittelt werden, daß die
momentane Scheibenwischerfunktion eines Kraftfahr
zeugs festgestellt wird. Bei Intervallschaltung ist
von einer geringen Straßenfeuchtigkeit, bei maxima
ler Geschwindigkeit des Scheibenwischers eine
starke Feuchtigkeit zu erwarten. Die Lichtverhält
nisse können beispielsweise über geeignete Sensoren
aber auch über den momentanen Schaltzustand der Be
leuchtungsanlage des Landfahrzeugs abgefragt wer
den. Schließlich kann unter den Sensoren auch noch
ein Kompaß vorgesehen sein. Aufgrund der von den
Sensoren ermittelten Daten kann die Rechnereinheit 7
den von dem Landfahrzeug zurückgelegten Weg und
dessen Richtung berechnen.
Aufgrund der Ausgangssignale der Sensoren 5 kann
die Berechnungseinheit 9 die momentane Geschwindig
keit des Fahrzeugs berechnen. Entsprechende Aus
gangssignale der Sensoren 5 werden der Berechnungs
einheit 9 eingegeben, was in Fig. 1 durch einen
Pfeil angedeutet ist.
Die Rechnereinheit 7 berechnet aus den hier vorlie
genden Daten die künftige Fahrtstrecke des Fahr
zeugs und gibt ein entsprechendes Ausgangssignal,
angedeutet durch einen Pfeil in Fig. 1, an die Be
rechnungseinheit 9 ab. Für die Berechnung der künf
tigen Fahrtstrecke kann eine Routensuche hilfreich
sein, die ausgehend von der aktuellen Position eine
oder mehrere Fahrtrouten zu einem vom Fahrer einge
gebenen Ziel berechnet.
Die Berechnungseinheit 9 dient der Berechnung einer
für die künftige Strecke relevante Grenzgeschwin
digkeit. Auf die Berechnungsarten wird unten ge
nauer eingegangen. In der Vergleichseinrichtung 10
erfolgt eine sogenannte Gefährdungsberechnung, die
insbesondere auf einem Vergleich der aktuellen Ge
schwindigkeit des Fahrzeugs mit einer Grenzge
schwindigkeit beruht, die von der Berechnungsein
heit 9 bestimmt wurde. Sollte die momentane Fahr
zeuggeschwindigkeit von der Grenzgeschwindigkeit
abweichen, kann einerseits ein Ausgangssignal an
die Informationseinrichtung 11 und anderseits ein
entsprechendes Signal an die Umsetzungseinrichtung
13 abgegeben werden. Die Informationsausgabeein
richtung 11 kann den Fahrer optisch und/oder aku
stisch auf eine drohende Gefahr hinweisen, die
überdies auch darauf beruhen kann, daß die
momentane Geschwindigkeit unterhalb einer
gewünschten Grenzgeschwindigkeit liegt.
Bei Abweichungen der momentanen Geschwindigkeit von
der Grenzgeschwindigkeit kann über die Umsetzungs
einrichtung 13 auch unmittelbar auf Stellglieder
des Fahrzeugs Eingriff genommen werden. Beispiels
weise ist bei Überschreitung der Grenzgeschwindig
keit eine Reduktion der aktuellen Geschwindigkeit
des Fahrzeugs durch Eingriff in die Motorsteuerung
oder in das Bremssystem des Kraftfahrzeugs möglich.
Anderseits kann gegebenenfalls auch eine Beschleu
nigung des Fahrzeugs durch Eingriff in die Motor
steuerung bewirkt werden, falls die Situation dies
erfordert.
Auf die einzelnen Eingriffsmöglichkeiten wird unten
noch genauer eingegangen.
Anhand von Fig. 2 wird eine erste Ausführungsform
eines Verfahrens zur Berechnung der Grenzgeschwin
digkeit erläutert:
Die geographischen Daten bezüglich der Fahrtstrecke
werden durch eine Verkettung von Kanten Ki mit dem
zugehörigen Winkel αi (in Bogenmaß) eines festen
Bezugsystems wiedergegeben, die ein Streckenstück
zwischen zwei Stützpunkten ri (xi, yi) und ri+1
(xi+1, yi+1) beschreiben. Bei dem Aufbau einer
elektronischen Karte werden Stützpunkte im allge
meinen dann gesetzt, wenn sich der Winkel αi eines
zugehörigen Kantenbereichs sich um ± β gegenüber
dem Winkel αi-1 der vorangegangenen Kante geändert
hat oder wenn die Kantenlänge s einen Maximalwert
smax erreicht hat. Das heißt also, die in den Spei
cher abgelegte elektronische Karte beschreibt eine
Fahrtstrecke durch einzelne Kantenbereiche.
Die Länge einer Kante zwischen den Stützpunkten ri
und ri+1 wird mit si bezeichnet. Aus den Angaben zu
dem Stützpunkt ri dieser Kante kann nach folgender
Gleichung der zugehörige Krümmungswert Ci im Stütz
punkt ri berechnet werden:
Ci = 2(αi-αi-1)/(si + si-1).
Aus dem Krümmungswert des Streckenstücks im Bereich
des Stützpunkts ri kann die Grenzgeschwindigkeit vi
angegeben werden, mit der dieser Streckenabschnitt
noch gefahrlos durchfahren werden kann. Die Berech
nung der Grenzgeschwindigkeit folgt der Gleichung
In dieser Gleichung wird mit g die Erdbeschleuni
gung und mit µ der maximale Kraftschlußbeiwert be
zeichnet, der im allgemeinen nicht bekannt ist. Er
kann aber durch eine oder mehrere Konstantwerte ab
geschätzt werden, die in einem geeigneten Speicher
bereich abgelegt sind. Als Berechnungswert kann
beispielsweise µ = 0,5 angesetzt werden, falls die
Straße trocken ist. Die Auswahl der Kraftschlußbei
werte kann in Abhängigkeit von Umweltdaten U ausge
wählt werden. Beispielsweise kann bei Glatteisge
fahr oder bei Nässe, die durch ein eingeschalteten
Scheibenwischer erkennbar ist, ein Kraftschlußbei
wert von µ = 0,3 gewählt werden. Die genannten
Werte stellen eine untere Abschätzung des Kraft
schlußbeiwerts dar, so daß Sicherheitsreserven ge
geben sind.
Durch die Festlegung einer Grenzgeschwindigkeit Vi
in einem durch eine Kante Ki definierten Strecken
bereich wird auch die maximale Querbeschleunigung
des Fahrzeugs auf einen unkritischen Wert begrenzt.
Aus den einzelnen Angaben zu den Kanten Ki dem zu
gehörigen Winkel αi den jeweiligen Stützpunkten ri
und den Kantenlängen si wird also insgesamt die
Fahrtstrecke definiert, die im Speicher 3 (siehe
Fig. 1) abgelegt und im ersten Block 21 gemäß Fig.
2 definiert wird. Im zweiten Block 23 in Fig.
2 erfolgt die Berechnung des Krümmungswertes Ci ge
mäß der oben wiedergegebenen Gleichung. Aus den je
weiligen Krümmungswerten Ci wird im nächsten Block
25 unter Heranziehung des Kraftschlußbeiwerts µ und
der Erdbeschleunigung g sowie der Umweltdaten U die
Grenzgeschwindigkeit vi entsprechend der oben wie
dergegebenen Gleichung berechnet. In einem vierten
Block 27 wird die aktuelle Geschwindigkeit v mit
der berechneten Grenzgeschwindigkeit vi verglichen.
Bei Über- oder Unterschreitung der Grenzgeschwin
digkeit vi kann auf geeignete Weise eine Fahrerwar
nung erfolgen, beispielsweise durch Abgabe eines
entsprechenden Signals an die Informationsausgabe
einrichtung 11, die hier oben in Fig. 1 erläutert
wurde.
Eine sinnvolle Warnung des Fahrers ist insbesondere
dann möglich, wenn rechtzeitig vor Erreichen des
Streckenabschnitts mit einer berechneten Grenzge
schwindigkeit die aktuelle Geschwindigkeit des
Fahrzeugs angepaßt wurde, also rechtzeitig vor dem
Befahren des entsprechenden Abschnitts die Ge
schwindigkeit reduziert wurde. An einem Zielpunkt
soll also eine bestimmte Zielgeschwindigkeit v2 er
reicht sein, die der Grenzgeschwindigkeit v1 ent
spricht. Das Fahrzeug soll von einer Ausgangsge
schwindigkeit v1 in Abhängigkeit von der Entfernung
s zu dem Zielpunkt gleichmäßig verzögert werden,
wobei eine Verzögerung b gewählt wird. Diese Verzö
gerung wird auch im vierten Block 27 berücksich
tigt. Die Ausgangsgeschwindigkeit des Fahrzeugs
soll beim Erreichen des Zielpunkts der Grenzge
schwindigkeit entsprechen. Der Geschwindigkeitsver
lauf folgt der nachstehenden Gleichung:
v2 1 = v2 2 + 2bs.
Für ein mäßiges Abbremsen wird eine Verzögerung von
b = 3 m/s2 angenommen. Es können hier verschiedene
Verzögerungswerte eingesetzt werden, auch bei
spielsweise eine, die durch Betätigung der Bremse
des Fahrzeugs über die Umsetzungseinrichtung 13 in
Fig. 1 erreicht wird.
Für alle Stützpunkte vor dem Stützpunkt, in dem die
Grenzgeschwindigkeit angenommen sein soll, läßt
sich die zulässige Geschwindigkeit vi berechnen.
Der kleinste Wert v1min aller Werte für v1i kann
mit der aktuellen Geschwindigkeit v des Fahrzeugs
verglichen werden. Sollte diese größer sein als der
Minimalwert v1min, soll der Fahrer durch die Infor
mationsausgabeeinrichtung 11 gewarnt werden. Zeit
lich verzögert oder rechtzeitig kann über die Um
setzungseinrichtung 13 ein Eingriff in Stellglieder
des Fahrzeugs, insbesondere in die Bremseinrichtung
erfolgen.
Anhand von Fig. 3 wird erläutert, daß unmittelbar
aus der momentanen Geschwindigkeit und aus dem re
konstruierbaren Radius R einer vorausliegenden
Kurve in einem ersten Block 29 die Querbeschleuni
gung bQ des Fahrzeugs berechnet werden kann. Dieser
Wert kann in einem zweiten Block 31 mit einem vor
gebbaren maximalen Wert bQmax der Querbeschleuni
gung verglichen werden und bei einem erwarteten
Überschreiten der maximalen Querbeschleunigung ein
Warnsignal an den Fahrer abgegeben werden. Dazu
wird von dem als Vergleicher ausgebildeten zweiten
Block 31 ein entsprechendes Warnsignal an die In
formationsausgabeeinrichtung 11 abgegeben.
Anhand von Fig. 4 soll eine weitere Ausführungs
form der Berechnung der Grenzgeschwindigkeit erläu
tert werden. Die Darstellung zeigt dazu schematisch
den Verlauf einer Straße S mit einer Kurve K. Das
Fahrzeug befindet sich an der Stelle x1 und bewegt
sich mit einer momentanen Geschwindigkeit v10 fort.
Würde das Fahrzeug mit einer Verzögerung b abge
bremst, ergäbe sich der folgende Bremsweg sb:
sb = v2 10/2b.
Unter diesen gegebenen Umständen erreichte das
Fahrzeug den virtuellen Haltepunkt Hv.
Wenn das Fahrzeug bei derselben Verzögerung dem
Verlauf der Straße folgt, kommt es an dem realen
Haltepunkt Hr zum Stand. Zwischen der theoretischen
geradlinigen Fortsetzung der momentanen Fahrtrich
tung und der Verbindungslinie zwischen dem momenta
nen Standort x1 und dem realen Haltepunkt Hr im Be
reich der Kurve K ist der Winkel α eingeschlossen.
Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß bei Über
schreiten eines Grenzwertes αo der Verlauf der
Kurve K von dem momentanen Standort x1 nicht mehr
einsehbar ist. Das heißt, der reale Haltepunkt Hr
des Fahrzeugs liegt außerhalb der Sichtweite für
den Fahrer.
Die Grenzgeschwindigkeit muß in diesem Fall so ein
gestellt werden, daß für alle Fahrsituationen die
Geschwindigkeit des Fahrzeug so eingestellt wird,
daß der reale Haltepunkt Hr immer im Sichtbereich
des Fahrers liegt. Wenn sich also herausstellt, daß
die Verbindungslinie zwischen einem realen Halte
punkt Hr und der momentanen Position x1 des Fahr
zeugs einen größeren Winkel α mit der theoretischen
gradlinigen Fortsetzung der Fahrtrichtung ein
schließt als αo muß die Geschwindigkeit des Fahr
zeugs reduziert werden und ein entsprechendes Warn
signal an den Fahrer gegeben werden.
Eine derartige Funktion der Navigationseinrichtung
ergibt sich aus dem Diagramm gemäß Fig. 5.
Dort werden einem ersten Block 33 die Verzögerung,
hier beispielsweise die maximale Verzögerung bmax
des Fahrzeugs und dessen aktuelle Geschwindigkeit
v10 eingegeben. Aus diesen Werten kann der Bremsweg
sb des Fahrzeugs berechnet und der virtuelle Halte
punkt Hv des Fahrzeugs in einem zweiten Block 35
berechnet werden. Aus dem in Speicher 3 abgelegten
Werten zu der Fahrtstrecke (siehe Fig. 1) kann in
einem dritten Block 37 aufgrund des Bremswegs sb
der reale Haltepunkt Hr bestimmt werden.
In einem weiteren Block 39 kann aus dem virtuellen
und realen Haltepunkt der Winkel α berechnet wer
den.
Durch einen im fünften Block 41 durchgeführten Ver
gleich des aktuellen Winkels α mit einem Grenzwert
αo kann ermittelt werden, ob der reale Haltepunkt
Hr noch im Sichtbereich des Fahrers liegt oder ob
dieser außerhalb der Einsehbarkeit eines vorauslie
genden gekrümmten Streckenabschnittes K (siehe Fig.
4) angeordnet ist. In diesem Fall wird durch
Abgabe eines entsprechenden Warnsignals die
Informationsausgabeeinrichtung 11 bewirkt und der
Fahrer optisch und/oder akustisch gewarnt. Gegebe
nenfalls kann - wie in allen vorangegangenen Fällen
auch - gleichzeitig oder zeitlich verzögert die Um
setzungseinrichtung 13 aktiviert und bespielsweise
die Bremsvorrichtung des Fahrzeugs betätigt wer
den. Gegebenenfalls reicht auch die Beeinflussung
der Motorelektronik, um eine Verzögerung des Fahr
zeugs zu gewährleisten, aufgrund derer der reale
Haltepunkt wieder im Sichtbereich des Fahrers
liegt.
Aus dem oben Gesagten wird ohne weiteres deutlich,
daß mit Hilfe der Navigationseinrichtung bezie
hungsweise des Weginformations-Ausgabeverfahrens
sichergestellt ist, daß der Fahrer bei Erreichen
eines gekrümmten Streckenabschnitts die vorgegebene
Grenzgeschwindigkeit nicht überschreitet. Dabei ist
es keinesfalls erforderlich, daß die für einen
Streckenabschnitt gegebenen Geschwindigkeitswerte
in dem Speicher 3 oder in einem anderen zugehörigen
Speicher der Navigationseinrichtung 1 abgelegt
sind. Es ist vielmehr möglich, mit Hilfe einer Be
rechnungseinheit 9 in jedem Fall die aktuelle Grenz
geschwindigkeit zu berechnen und dabei auch noch
Umwelteinflüsse, Glatteis oder Fahrbahnnässe, zu
berücksichtigen. Dabei ist nicht nur sicherge
stellt, daß eine Höchstgeschwindigkeit eingehalten
wird, es vielmehr auch möglich, eine bestimmte Min
destgeschwindigkeit vorzugeben, die beispielsweise
am Ende eines Kurvenbereichs eingehalten werden
sollte. Dies ist beispielsweise bei Beschleuni
gungsspuren einer Einmündung häufig der Fall. Nä
hert sich also ein Fahrer einer Einmündung mit ei
ner Beschleunigungsspur, wird er dazu angeregt,
eine bestimmte Mindestgeschwindigkeit einzuhalten,
damit ein sicheres Einfädeln in die neue Fahrspur
möglich ist. Selbstverständlich wird er nach dem
beschriebenen Verfahren und mit Hilfe der Navigati
onseinrichtung davor gewarnt, wenn er sich einer
Einmündung mit oder ohne Beschleunigungsspur mit zu
hoher Geschwindigkeit nähert. Abweichungen der mo
mentanen Geschwindigkeit von einer Grenzgeschwin
digkeit werden also von dem Navigationssystem er
faßt und dem Fahrer angezeigt. In allen Fällen er
folgt über die Informationsausgabeeinrichtung eine
Warnung des Fahrers. Es ist zusätzlich auch mög
lich, über die Umsetzungseinrichtung einen Eingriff
in das Fahrgeschehen durch Beeinflussung der Stell
glieder des Fahrzeugs durchzuführen. Dabei kann ei
nerseits das Fahrzeug bei Überschreiten einer be
stimmten Höchstgeschwindigkeit abgebremst und ande
rerseits eine Beschleunigung des Fahrzeugs bewirkt
werden, wenn dieses beispielsweise im Bereich einer
Einmündung mit Beschleunigungsspur mit einer zu ge
ringen Geschwindigkeit fährt.
In allen Fällen kann die Aktivierung der Informati
onsausgabeeinrichtung in Abhängigkeit von der mo
mentanen Geschwindigkeit erfolgen. Sollte sich das
Fahrzeug einer Gefahrenstelle mit hoher Geschwin
digkeit nähern, würde damit die Warnung des Fahrers
früher erfolgen, als wenn das Fahrzeug mit geringer
Geschwindigkeit auf die Gefahrenstelle zufährt. Zu
sätzlich können bei der Warnung des Fahrers Um
welteinflüsse berücksichtigt werden. Das heißt
also, bei Glatteis würde beispielsweise eine frü
here Warnung des Fahrers erfolgen, damit rechtzei
tig die Geschwindigkeit auf eine Gefahrensituation
eingestellt wird.
Bei der Aktivierung der Informationsausgabeein
richtung 11 kann in allen hier beschriebenen Fällen
einerseits allgemein vor der nahenden Gefahr ge
warnt werden, es ist jedoch auch möglich, daß dem
Fahrer konkret die anzustrebende Geschwindigkeit
mitgeteilt wird, also beispielsweise die Grenzge
schwindigkeit für die vorausliegenden Streckenab
schnitte.
Nach allem zeigt sich, daß die Navigationseinrich
tung durch einen programmgesteuerten Rechner reali
siert werden kann. Auf diese Weise ist eine sehr
kompakte Realisierung der Navigationseinrichtung
möglich, so daß eine Integration außer in Last
kraftwagen auch in Personenkraftwagen aber auch in
Motorrädern möglich ist. Zusätzlich ist es möglich,
die Navigationseinrichtung als Teil einer Steue
rungseinrichtung eines Landfahrzeugs auszubilden
und beispielsweise mit der Motorsteuerung zu kombi
nieren.
Claims (18)
1. Navigationseinrichtung für Landfahrzeuge, insbe
sondere für Personenkraftwagen und Lastkraftwagen,
mit einem Speicher für geographische Daten, Senso
ren zum Erfassen aktueller Fahrdaten, einer Ver
gleichseinrichtung und mit einer Informationsausga
beeinrichtung, gekennzeichnet durch eine Berech
nungseinheit (9), die aus den gespeicherten geogra
phischen Daten zum Verlauf der Fahrtstrecke die für
das Durchfahren der Strecke sichere Grenzgeschwin
digkeit (vi) bestimmt, und deren Ausgangssignal ge
meinsam mit anderen Arten der Vergleichseinrichtung
(10) eingebbar ist, die bei Unter- oder Überschrei
ten der Grenzgeschwindigkeit die Informationsausga
beeinrichtung (11) aktiviert.
2. Navigationseinrichtung nach Anspruch 1, gekenn
zeichnet durch eine Stellglieder des Fahrzeugs be
einflussende Umsetzungseinrichtung (13).
3. Navigationseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die geographischen Da
ten zur Fahrtstrecke als Kanten (Ki) mit dem Winkel
(αi) eines festen Bezugssystems abgespeichert sind,
die das Streckenstück zwischen zwei Stützpunkten
(ri, ri+1) beschreiben und daß die Länge (si) ei
nes Kantenstücks zur Berechnung eines Krümmungs
werts (Ci) heranziehbar ist, der der Berechnung der
Grenzgeschwindigkeit (vi) zugrundelegbar ist.
4. Navigationseinrichtung nach einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Informationsausgabeeinrichtung (11) und/oder die
Umsetzungseinrichtung (13) in Abhängigkeit von der
momentanen und von der Grenzgeschwindigkeit akti
vierbar ist.
5. Navigationseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Informationsausgabeeinrich
tung (11) in Abhängigkeit von dem jeweils kleinsten
Wert der Grenzgeschwindigkeit der vorausliegenden
Streckenabschnitte aktivierbar ist.
6. Navigationseinrichtung nach einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in
der Berechnungseinheit (9) die Abweichung zwischen
der theoretischen geradlinigen Fortsetzung der mo
mentanen Fahrtrichtung und der Verbindungslinie
zwischen der momentanen Position (xi) des Fahrzeugs
und einem auf der tatsächlichen künftigen
Fahrtstrecke (K) liegenden bei einer Bremsung des
Kraftfahrzeugs erreichten Haltepunkt (Hr) berechen
bar ist.
7. Navigationseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der zwischen der geradlinigen
Fortsetzung und der Verbindungslinie eingeschlossene
Winkel (α) mit einem Grenzwert (αo) verglichen
wird, bei dessen Überschreiten der aus der momenta
nen Geschwindigkeit berechnete Haltepunkt (Hr) des
Fahrzeugs außerhalb der Einsehbarkeit eines voraus
liegenden gekrümmten Streckenabschnitts (K) liegt.
8. Navigationseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Informationsanzei
geeinrichtung (11) und/oder die Umsetzungseinrich
tung (13) von der Vergleichseinrichtung (10) akti
vierbar ist, wenn die momentane Geschwindigkeit
größer als die Grenzgeschwindigkeit ist, bei der
das Fahrzeug innerhalb der Einsehbarkeit eines ge
krümmten Streckenabschnitts (K) zum Stillstand
bringbar ist.
9. Navigationseinrichtung nach einem der Ansprüche
6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der bis zum
Haltepunkt (Hr) zurückgelegte Bremsweg in Abhängig
keit von verschiedenen, vorgebbaren Bremsverzöge
rungswerten und vorzugsweise unter Berücksichtigung
von Umweltdaten bestimmbar ist.
10. Navigationseinrichtung nach einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Informationsausgabeeinrichtung (11) und/oder die
Umsetzungseinrichtung (13) aktivierbar ist, wenn
die Grenzgeschwindigkeit im Bereich einer Beschleu
nigungsspur einer Einmündung unterschritten wird.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Berech
nungseinheit (9), die Vergleichseinrichtung (10)
und die Umsetzungseinrichtung (13) als programmge
steuerter Rechner ausgebildet sind.
12. Verfahren zur Ausgabe von Weginformationen für
Fahrer von Landfahrzeugen, insbesondere von Perso
nenkraftwagen und Lastkraftwagen, bei welchem geo
graphische Daten mit aktuellen Fahrdaten verglichen
werden und bei gefährlichen Situationen der Fahrer
gewarnt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die für
das sichere Durchfahren einer Strecke einzuhaltende
Grenzgeschwindigkeit aus den gespeicherten geogra
phischen Daten bezüglich der Fahrtstrecke berechnet
werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß für die Berechnung der Grenzgeschwin
digkeit die der Fahrtstrecke zugeordneten Kanten
und zugehörigen Winkel sowie wie die Kantenlänge
zur Berechnung eines Krümmungswerts herangezogen
werden.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß zur Berechnung der Grenzgeschwindig
keit die Abweichung zwischen der theoretischen ge
radlinigen Fortsetzung der momentanen Fahrtrichtung
und der Verbindungslinie zwischen der momentanen
Position des Fahrzeugs und einem auf der tatsächli
chen künftigen Fahrtstrecke liegenden bei einer
Bremsung des Fahrzeugs erreichten Haltepunkt be
rechnet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich
net, daß der zwischen der geradlinigen Fortsetzung
und der Verbindungslinie eingeschlossene Winkel mit
einen Grenzwert verglichen wird, bei dessen Über
schreitung der aufgrund der momentanen Geschwindig
keit berechnete Haltepunkt des Fahrzeugs außerhalb
der Einsehbarkeit eines vorausliegenden gekrümmten
Streckenabschnitt liegt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Warnsignal an den
Fahrer abgegeben wird, falls im Bereich einer Be
schleunigungsspur einer Einmündung die Grenzge
schwindigkeit unterschritten wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die Informationsausgabe
und/oder die Beeinflussung von Stellgliedern des
Fahrzeugs in Abhängigkeit von der momentanen Ge
schwindigkeit und/oder von Umweltdaten erfolgt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von einer
aktuellen Position des Fahrzeugs eine oder mehrere
Fahrtstrecken zu einem vom Fahrer vorgegebenen Ziel
berechnet werden.
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