Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Informationen über die Umgebung eines Fahrzeugs

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gewinnung von Informationen über die Umgebung eines Fahrzeugs einer Stichprobenfahrzeugflotte, bei dem Fahrzeugdaten in bestimmten Abständen, welche einer vorgegebenen Zeitspanne oder einer vorgegebenen Wegstrecke entsprechen, im Fahrzeug erfaßt und zusammen mit den Positionsdaten an einen Verkehrsrechner übertragen werden.
Erfindungsgemäß werden die Betriebszustände von Aggregaten des Fahrzeugs erfaßt und aus den erfaßten Betriebszuständen anhand von vorgegebenen Entscheidungskriterien charakteristische Merkmale der Umgebung des Fahrzeugs bestimmt.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens hat den aus der Abbildung ersichtlichen Aufbau.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gewinnung von Informationen über die Umgebung eines Fahrzeugs einer Stichprobenfahrzeugflotte, bei dem Fahrzeugdaten in bestimmten Abständen, welche einer vorgegebenen Zeitspanne oder einer vorgegebenen Wegstrecke entsprechen, im Fahrzeug erfaßt und zusammen mit den Positionsdaten an einen Verkehrsrechner übertragen werden.

[0002] Aus der nicht vorveröffentlichten DE 195 08 486 ist es bekannt, zur Ermittlung von Verkehrslage- oder Straßendaten eine Stichprobenfahrzeugflotte zu verwenden, bei der einzelne als "Floating Cars" bezeichnete Stichprobenfahrzeuge zum Beispiel über Funk vorbestimmte Fahrzeugdaten und dazugehörige Positionsdaten an eine Empfangsstelle eines Verkehrsrechners zu übertragen. Mit Hilfe dieser Daten ermittelt dann der Verkehrsrechner anhand vorbestimmter Algorithmen zum Beispiel die Verkehrslage und/oder den Straßentyp.

[0003] So wird z.B. der zeitliche Verlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit zusammen mit der Beschleunigung des Fahrzeugs erfaßt und an den Verkehrsrechner übermittelt; durch den Verkehrsrechner werden dann daraus bestimmte Aussagen über den Typ der befahrenen Straße und die Verkehrslage auf dieser Straße abgeleitet. Die Ableitung der entsprechenden Verkehrslagedaten erfolgt anhand vorgegebener Kriterien mittels entsprechender Rechenprogramme. Eine mittlere Fahrgeschwindigkeit von 130 km/h läßt beispielsweise den Schluß zu, daß sich das Fahrzeug auf einer Autobahn bewegt und der Verkehr normal ist.

[0004] Informationen über die Umgebung des Fahrzeugs, d.h. über die aktuell vorliegenden Umweltbedingungen (z.B. Nebel, Regen, Glatteis, Wind usw.) können aus diesen Fahrzeugdaten nicht ohne weiteres gewonnen werden, obwohl dies für eine erfolgreiche Verkehrsleitung und -planung von großem verkehrstechnischem Interesse ist. Eine persönliche Befragung der jeweiligen Fahrer der Stichprobenfahrzeuge z.B. über Funktelefon scheidet wegen des hohen personellen Aufwands und der damit verbundenen Kosten aus. Eine automatisierte Befragung der Fahrer mit Hilfe von klassifizierten Umgebungsmerkmalen würde zwar die Abfrage vereinfachen und den Aufwand etwas reduzieren, ist aber unter dem Gesichtspunkt der Fahrsicherheit bedenklich und immer noch von der eigentlich angestrebten automatischen Erfassung der Umgebungsmerkmale (Umgebungsbedingungen) auf der Grundlage objektiver Daten weit entfernt.

[0005] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Gewinnung von Informationen über die Umgebung eines Fahrzeugs einer Stichprobenfahrzeugflotte sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben, das automatisiert durchgeführt werden kann und ohne Einschaltung z.B. des Fahrzeugführers eine Erfassung der Umgebungsmerkmale anhand objektiver Kriterien ermöglicht.

[0006] Die Lösung dieser Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Durch die kennzeichnenden Merkmale der Unteransprüche 2 bis 10 ist dieses Verfahren in vorteilhafter Weise weiter ausgestaltbar. Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Merkmale des Patentanspruchs 11 auf.

[0007] Die Erfindung sieht vor, Betriebszustände von Aggregaten des Fahrzeugs zu erfassen und aus den erfaßten Betriebszuständen anhand von vorgegebenen Entscheidungskriterien charakteristische Merkmale der Umgebung (Umgebungsmerkmale) des Fahrzeugs zu bestimmen.

[0008] So ist es zweckmäßig, die Schalterstellungen bestimmter ausgewählter Aggregate im Fahrzeug zu erfassen. Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen, die die Aggregate steuernde Signale aufzunehmen und über gewisse vorgegebene Zeitspannen aufzuzeichnen. Gleichermaßen sollen die Betriebszustände der Aggregate des Fahrzeugs über die von den Aggregaten abgegebenen Signale erfaßt werden. Zusätzlich wird vorgeschlagen, daß die Betriebszustände der Aggregate des Fahrzeugs über die Wirkungen der Aggregate ermittelt werden.

[0009] Durch die alternativ oder kommulativ anwendbaren Arten der Datenerfassung wird erreicht, daß alle diejenigen Fahrzeugdaten erfaßt und dem Verkehrsrechner zur Verfügung gestellt werden können, die Informationen über die Umgebung des entsprechenden Fahrzeugs enthalten, so daß der Verkehrsrechner daraus mittels objektiver Kriterien die objektiv vorliegenden Umgebungsmerkmale ermitteln kann. Das Verfahren läßt sich ohne Einschaltung der Fahrzeugführer oder anderer Personen vollkommen automatisiert durchführen, was mit relativ geringen Kosten verbunden ist.

[0010] Es wird mit der Erfindung vorgeschlagen, vorzugsweise die Betriebszustände der Lenkeinrichtung, der Räder, des Antiblockiersystems, der Antriebsschlupfregelung, der Scheibenwischeranlage, der Warnblinkanlage, der Lichtanlage, der Nebelschlußleuchte und/oder der Heckscheibenheizung im Fahrzeug zu erfassen.

[0011] Vorteilhafterweise werden die Betriebszustände der Aggregate des Fahrzeugs berührungslos, insbesondere optisch erfaßt. Zur Weiterleitung des Lichts sind insbesondere Lichtwellenleiter und zur Umwandlung dein Lichtsignale in elektrische Größen opto-elektronische Wandler vorgesehen.

[0012] Um die Betriebszustände der Aggregate auf einfache Weise bewerten zu können, wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die vorgegebenen Entscheidungskriterien in Form von Tabellen in einem elektronischen Speicher abgelegt sind. Dadurch ist es möglich, die charakteristischen Merkmale der Umgebung des Fahrzeugs mit Hilfe der Fuzzy-Logik zu bestimmen.

[0013] Die Bestimmung der charakteristischen Merkmale der Umgebung des Fahrzeugs wird zweckmäßigerweise von einem im Fahrzeug installierten Bordcomputer durchgeführt, und anschließend werden die charakteristischen Merkmale der Umgebung an den Verkehrsrechner übertragen.

[0014] Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt vorteilhafterweise

• Einrichtungen zum Erfassen der anfallenden Fahrzeugdaten und
• eine Positionsbestimmungsvorrichtung zur Ermittlung der Positionsdaten in bestimmten Abständen, welche einer vorgegebenen Zeitspanne oder einer vorgegebenen Wegstrecke entsprechen,
• mindestens einen Speicherbereich zum Ablegen der erfaßten Daten
• mindestens einen Arbeitsspeicherbereich mit einem Rechenprogramm zur Bestimmung charakteristischer Merkmale der Umgebung des Fahrzeugs anhand von vorgegebenen Entscheidungskriterien aus den Betriebszuständen von Aggregaten des Fahrzeugs,
• eine Einrichtung zur Übermittlung der Fahrzeug- und Positionsdaten an den Verkehrsrechner
• eine zentrale Prozessoreinheit und
• einen Datenbus, durch den die einzelnen Einrichtungen datentechnisch miteinander verbunden sind.

[0015] Anhand der in der einzigen Figur dargestellten Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert.

[0016] Die Figur zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Gewinnung von Informationen über die Umgebung eines Fahrzeugs, die im Fahrzeug installiert ist. Die Vorrichtung weist eine Sende- und Empfangseinheit 1 zur Datenübertragung an einen Verkehrsrechner 8 auf. Wie die Figur erkennen läßt, umfaßt die Vorrichtung weiter eine zentrale Prozessoreinheit (CPU) 2, die mit einem Datenbus 3 verbunden ist. Weiterhin sind mit dem Datenbus 3 ein als Ringspeicher organisierter Speicherbereich 4 zum Ablegen der erfaßten Daten und ein Arbeitsspeicherbereich 5 verbunden, wobei in dem Arbeitsspeicherbereich 5 ein Rechenprogramm zur Bestimmung charakteristischer Merkmale der Umgebung des Fahrzeugs anhand von vorgegebenen Entscheidungskriterien abgelegt ist, wobei die Merkmalsbestimmung aus den Betriebszuständen von speziellen Aggregaten des Fahrzeugs erfolgt. Zur Erfassung der Betriebszustände (Fahrzeugdaten) sind im Fahrzeug Sensoren/Aktoren 6 angeordnet, die ebenfalls an dem Datenbus 3 angeschlossen sind. Die Vorrichtung weist zur Bestimmung der aktuellen Positionsdaten einen GPS-Empfänger 7 auf; der GPS-Empfänger 7 ist über den Datenbus 3 mit der zentralen Prozessoreinheit (CPU) 2 datentechnisch verbunden. Datentechnisch ist die Vorrichtung außerdem drahtlos mit dem Verkehrsrechner 8 verbindbar, der mit wiederum mit einer Sende- und Empfangseinheit 9 ausgerüstet ist. Die drahtlose Verbindung mit dem Verkehrsrechner 8 kann z.B. über ein Funktelefonnetz hergestellt werden.

[0017] Ein Fahrzeug einer Stichprobenflotte weist zur Durchführung des Verfahrens in dem Fahrzeug installierte Sensoren 6 auf; die Sensoren 6 erfassen kontinuierlich veränderliche Zustandsgrößen, und zwar insbesondere die Betriebszustände vorzugsweise mehrerer Aggregate, wie z.B. die Umlaufgeschwindigkeit der Räder, den Lenkradeinschlag der Lenkeinrichtung etc. Dabei kann die Umlaufgeschwindigkeit der Räder beispielsweise auf optischem Wege berührungslos bestimmt werden, d.h. verzögerungsfrei und ohne mechanische Verschleißerscheinungen. Das Fahrzeug weist weiter Sensoren 6 auf, die diskrete Zustandsgrößen, wie z. B. die Stellung verschiedener Schalter erfassen, insbesondere die Schalter des Scheibenwischers, der Lichtanlage, der Nebelschlußleuchte und der Nebelscheinwerfer, der Heckscheibenheizung etc. Das Fahrzeug ist weiterhin mit Einrichtungen ausgestattet, die in dem Fahrzeug den Betrieb von aktiven Vorrichtungen (Aktoren 6) wie des Antiblockiersystems (ABS) und der Antriebsschlupfregelung (ASR) anzeigen und erfassen. Dabei wird der Betriebszustand der aktiven Vorrichtungen insbesondere über die die Aggregate steuernden Signale und über die die von den Aggregaten abgegebenen Signale erfaßt.

[0018] Das Fahrzeug einer Stichprobenfahrzeugflotte besitzt außerdem einen GPS-Empfänger 7 für die Satelliten-Navigation (GPS gleich Global Positioning System) als Positionsbestimmungsvorrichtung. Der GPS-Empfänger 7 erzeugt fortlaufend in vorbestimmten Zeitabständen Positionsdaten, die die momentane Position (Länge, Breite, Zeit) des Fahrzeugs in einem vorbestimmten Koordinatensystem (Längengrade, Breitengrade) enthalten, sowie ggf. Richtungs- und/oder Geschwindigkeitsdaten über die momentane Bewegung des Fahrzeugs.

[0019] Die Betriebszustände werden von der zentralen Prozessoreinheit (CPU) 2 beispielsweise zyklisch in bestimmten Zeitabständen abgefragt und über den Datenbus 3 in dem als Ringspeicher organisierten Speicherbereich 4 abgelegt. Im Ringspeicher werden die ältesten Daten ständig von den neuen überschrieben; die Größe des Speicherbereichs 4 bestimmt damit die zur Auswertung maximal zur Verfügung stehende Datenmenge.

[0020] Zur Bestimmung der charakteristischen Merkmale der Umgebung des Fahrzeugs werden im Speicherbereich 4 abgelegte Daten (Betriebszustände) von der zentralen Prozessoreinheit (CPU) 2 z.B. in den Arbeitsspeicherbereich 5 geholt und ein Rechenprogramm gestartet. Das Rechenprogramm enthält die Entscheidungskriterien, nach denen die erfaßten Betriebszustände einem oder mehreren Merkmalen der Umgebung zugeordnet werden. Ein bestimmtes Merkmal der Umgebung liegt immer dann vor, wenn die einzelnen Betriebszustände innerhalb der für dieses Merkmal jeweils typischen Toleranzbereiche der Betriebszustände liegen. Die typischen Toleranzbereiche der Betriebszustände müssen vorher anhand von praktischen Erfahrungen bestimmt und z.B in Form von einen Toleranzbereich definierenden oberen und unteren Grenzen in das Rechenprogramm eingegeben werden. Zur Absicherung der Aussagen werden auch Daten zusätzlich im Fahrzeug installierter Sensoren, z.B. ein Temperatursensor zur Bestimmung der Außentemperatur, zur Auswertung mitherangezogen. Denkbar ist auch, die Luftfeuchtigkeit der Umgebung durch einen entsprechenden Sensor zu erfassen und bei der Auswertung zu berücksichtigen.

[0021] Bei den Schalterstellungen einzelner Aggregate wird vorzugsweise nur die der Stellung zugeordnete Zahl jeweils für das entsprechende Umgebungsmerkmal in das Rechenprogramm eingegeben; sind einem Merkmal mehrere Schalterstellungen zugeordnet, so werden die entsprechenden Zahlen eingegeben. Beispielsweise werden dem Umgebungsmerkmal "Regen" die Scheibenwischer-Schalterstellungen 1,2,3 und 4 zugeordnet, die Scheibenwischer-Schalterstellung 0 (Scheibenwischer "aus") gehört nicht zu diesem Umgebungsmerkmal. Die Schalterstellung 4 erfaßt das Umgebungsmerkmal "starker Regen"; in diesem Fall ist die Abfrage der Betriebszustände weiterer Aggregate oder Sensoren nicht erforderlich, um dieses Umgebungsmerkmal zu erfassen.

[0022] Bei den kontinuierlich veränderlichen Betriebszuständen entspricht dem Umgebungsmerkmal "trockene Straße" auf einer Autobahn z.B. ein Geschwindigkeitsbereich von 100 bis 200 Km/h, die untere Grenze ist in diesem Fall 100 Km/h und die obere 200 Km/h für das Umgebungsmerkmal "trockene Straße", das selbstverständlich nur dann den erfaßten Betriebszuständen zugeordnet wird, wenn auch alle anderen Betriebszustände die jeweiligen Kriterien für das Merkmal "trockene Straße"erfüllen, d.h. es müssen in diesem Fall auch die Betriebszustände weiterer Aggregate oder Sensoren berücksichtigt werden, um dieses Umgebungsmerkmal zu erfassen.

[0023] In vielen Fällen läßt sich eine Aussage über ein bestimmtes Umgebungsmerkmal nicht aus einer einzelnen Betriebszustandsgröße des Fahrzeugs ableiten, sondern ist diese Information erst aus der Kombination der Betriebszustände mehrerer Aggregate zuverlässig gewinnbar. So ermöglicht beispielsweise die Messung einer Außentemperatur von unter 0°C oder das Ansprechen eines Frostwarners allein noch keine Aussage über das Vorhandensein von Glatteis auf der Fahrbahn. Wenn aber die Stichprobenfahrzeuge im fraglichen Gebiet generell langsam fahren und dieses Langsamfahren nicht durch das eventuelle Vorhandensein von Nebel erklärt werden kann (keine Scheinwerfer oder Nebelschlußleuchten eingeschaltet), und die Verkehrsdichte nich ungewöhnlich hoch ist, dann liegt die Vermutung nahe, insbesondere wenn bei Bremsungen das ABS-System oder bei Beschleunigungen das ASR-System aktiviert wird.

[0024] Auf das Vorhandensein von starkem Seitenwind läßt sich beispielsweise aus der Intensität der Betätigung des Lenkungssystems (infolge ständiger Ablenkungen von der gewünschten Fahrtrichtung) schließen. Die diesbezügliche Aussage läßt sich weiter absichern durch Feststellung der Fahrgeschwindigkeit, die im Regelfall unter der üblichen Geschwindigkeit des jeweiligen Fahrzeugs der Stichprobenfahrzeugflotte liegen wird. Weiterhin können die Signale von Beschleunigungssensoren eines Unfalldatenschreibers herangezogen werden, mit denen das Rütteln des Seitenwinds am Fahrzeug detektiert werden kann.

[0025] Die typischen Toleranzbereiche der Betriebszustände können alternativ in Form einer Tabelle im elektronischen Speicher 5 abgelegt werden. Anhand der Tabelle werden dann mit Hilfe der Fuzzy-Logik die Umgebungsmerkmale des Fahrzeugs aus den erfaßten Betriebszuständen herausgefiltert. Die Zuordnung der Umgebungsmerkmale kann dabei auch durch eine hardwaremäßige Schaltung erfolgen.

[0026] Zur Vermeidung irrtümlicher Zuordnungen ist es vorgesehen, die insgesamt erfaßten Betriebszustände zusätzlich einer Plausibilitätskontrolle zu unterziehen. Treten dabei widersprüchliche Aussagen zutage, werden diese entweder korrigiert, wenn dies aufgrund des Datenbestandes zweifelsfrei möglich ist; oder aber die jeweiligen Betriebszustände bleiben bei der Ermittelung der Umgebungsmerkmale unberücksichtigt. Wenn beispielsweise die Abfrage der Schalterstellungen das Ergebnis liefert, daß die Nebelschlußleuchte eingeschaltet ist, dann würde daraus normalerweise von dem Rechenprogramm geschlossen werden, daß das Umgebungsmerkmal "Nebel" vorliegt. Wenn aber für das Fahrzeug außerdem eine Fahrgeschwindigkeit von 200 Km/h erfaßt wird, gelangt die Plausibilitätsanalyse zu dem Ergebnis, daß der Fahrer des Fahrzeugs entweder vergessen hat, die Nebelschlußleuchte auszuschalten, oder aber die Nebelschlußleuchte wurde versehentlich unbemerkt eingeschaltet. In beiden Fällen würde die Plausibilitätskontrolle dazu führen, daß die Schalterstellung der Nebelschlußleuchte aus der Gesamtheit der erfaßten und zu berücksichtigenden Betriebszustände herausgenommen wird.

Ansprüche

1. Verfahren zur Gewinnung von Informationen über die Umgebung eines Fahrzeugs einer Stichprobenfahrzeugflotte, bei dem Fahrzeugdaten in bestimmten Abständen, welche einer vorgegebenen Zeitspanne oder einer vorgegebenen Wegstrecke entsprechen, im Fahrzeug erfaßt und zusammen mit den Positionsdaten an einen Verkehrsrechner übertragen werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß Betriebszustände von Aggregaten des Fahrzeugs erfaßt und aus den erfaßten Betriebszuständen anhand von vorgegebenen Entscheidungskriterien charakteristische Merkmale der Umgebung des Fahrzeugs bestimmt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Betriebszustände der Aggregate des Fahrzeugs über die Schalterstellungen der Aggregate erfaßt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Betriebszustände der Aggregate des Fahrzeugs über die Aggregate steuernde Signale erfaßt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Betriebszustände der Aggregate des Fahrzeugs über die von den Aggregaten abgegebenen Signale erfaßt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Betriebszustände der Aggregate des Fahrzeugs über die Wirkungen der Aggregate erfaßt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Betriebszustände der Aggregate des Fahrzeugs optisch erfaßt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Betriebszustände der Lenkeinrichtung, der Räder, des Antiblockiersystems, der Antriebsschlupfregelung, der Scheibenwischeranlage, der Warnblinkanlage, der Lichtanlage, der Nebelschlußleuchte und/oder der Heckscheibenheizung erfaßt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die vorgegebenen Entscheidungskriterien in Form einer Tabelle in einem elektronischen Speicher abgelegt sind.

9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die charakteristischen Merkmale der Umgebung des Fahrzeugs mit Hilfe der Fuzzy-Logik bestimmt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bestimmung der charakteristischen Merkmale der Umgebung des Fahrzeugs von einem Bordcomputer im Fahrzeug durchgeführt wird und an den Verkehrsrechner übertragen werden.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit

- Einrichtungen (6) zum Erfassen der anfallenden Fahrzeugdaten und

- einer Positionsbestimmungsvorrichtung (7) zur Ermittlung der Positionsdaten in bestimmten Abständen, welche einer vorgegebenen Zeitspanne oder einer vorgegebenen Wegstrecke entsprechen,

- mindestens einem Speicherbereich (4) zum Ablegen der erfaßten Daten

- mindestens einem Arbeitsspeicherbereich (5) mit einem Rechenprogramm zur Bestimmung charakteristischer Merkmale der Umgebung des Fahrzeugs anhand von vorgegebenen Entscheidungskriterien aus den Fahrzeugdaten, die Betriebszustände von Aggregaten des Fahrzeugs sind,

- einer Einrichtung (1) zur Übermittlung der Fahrzeug- und Positionsdaten an den Verkehrsrechner (8)

- einer zentralen Prozessoreinheit (2) und

- mit einem Datenbus (3), der mit den Einrichtungen (1,2,4,5,6,7) verbunden ist.

Zeichnung