Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung von Verkehrszustandsdaten, ein Verfahren zur Übertragung von Verkehrszustandsdaten, ein Verfahren zur Generierung und Aussendung von Verkehrszustandsdaten und ein Computer-Programm-Produkt zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug und zur Generierung und Aussendung von Verkehrszustandsdaten nach dem Oberbegriff des betreffenden unabhängigen Patentanspruchs.
Bekannte Fahrzeuge versenden sogenannte Floating Car Data (FCD). Das dafür eingesetzte System besteht aus einem GPS-Empfänger und einem GSM-Modul. Beide Module sind in vielen Fahrzeugen auch ohne FCD-Funktionalität bereits vorhanden. Der GPS-Empfänger misst die Position und die FCD-Verfahren ermitteln aus vielen dieser Positionsdaten Reisezeiten des Fahrzeugs. Per GSM-Netz werden diese Reisezeiten als Perlenketten (einzelne Punkte der Fahrtstrecke mit Ortskoordinaten und Zeitstempel versehen) an die Verkehrsdatenzentrale übermittelt. Diese kann aus diesen Reisezeiten Rückschlüsse auf die Verkehrslage ziehen. Auf diese Weise erfolgt eine Datenerhebung von Verkehrszustandsdaten für Verkehrsinformationsdienste.
Die Datenübertragung über das GSM-Netz ist mit erheblichen Kosten verbunden.
Um zukünftig die Verkehrslage präziser und zusätzlich mit Informationen über Wetter, Straßenzustand und lokale Gefahren zu erheben, wird FCD zu XFCD (Extended Floating Car Data) weiterentwickelt. XFCD nutzt die diversen im Fahrzeug vorhandenen Sensoren und Subsysteme, die ihre Daten schon jetzt auf zentralen Datenbussen im Fahrzeug zur Verfügung stellen. Die Auswertung der diversen Daten während der Fahrt können Aufschluss geben über Verkehrszustände, Sichtbehinderungen, Straßenzustände (Straßenoberfläche,), infrastrukturelle Gegebenheiten (Serpentinen), lokale Gefahren, Niederschläge, Glätte und Rutschgefahren.
Aus der
Aufgabe der Erfindung ist insbesondere ein Verfahren zur Bereitstellung qualitativ hochwertiger Verkehrszustandsdaten bei akzeptablen Kosten.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche jeweils entsprechend ihrer Gattung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein wesentlicher Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahren zur Bereitstellung von Verkehrszustandsdaten im Rahmen einer Verkehrszustandserkennung durch ein Kraftfahrzeug besteht darin, dass in einem ersten Schritt ermittelt wird, ob das Fahrzeug mindestens einem Verkehrseinfluss ausgesetzt ist, der oder die üblicherweise zu einer Herabsetzung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ggü. der Normalgeschwindigkeit ohne derlei Verkehrseinflüsse führen, in einem zweiten Schritt für jeden entsprechenden Verkehrseinfluss ein Wert für den betreffenden Verkehrseinfluss gesetzt wird, in einem dritten Schritt eine Addition der Werte der Verkehrseinflüsse vorgenommen und damit ein Gesamtwert für die Verkehrseinflüsse gebildet wird, in einem vierten Schritt ein Vergleich des ermittelten Gesamtwerts mit einem vorbestimmten Referenz-Wert vorgenommen wird, und in einem fünften Schritt eine untere Geschwindigkeitsschwelle und/oder eine obere Geschwindigkeitsschwelle herabgesetzt wird, wenn der ermittelte Gesamtwert größer oder gleich dem Referenz-Wert ist.
Durch diese Maßnahmen werden in die erfindungsgemäße Verkehrszustandserkennung negative Verkehrseinflüsse mit einbezogen, die üblicherweise dazu führen, dass der Fahrer die Geschwindigkeit ggü. einer Situation reduziert, bei der negative Verkehrseinfluss oder die negativen Verkehrseinflüsse nicht vorliegen. Die Berücksichtigung negativer Verkehrseinflüsse, wie Glatteisgefahr, Glatteis, Nebel, Dunkelheit, starker Regen, Schneefall, kurvige Strecke etc., erhöht die Zuverlässigkeit der Erkennung einer Verkehrszustandsänderung, wie beispielsweise das Einfahren in einen Stau (Staueinfahrt) oder das Herausfahren aus einem Stau, wenn der Stau zu Ende ist (Stauausfahrt), weil zwischen einer reduzierten Geschwindigkeit aufgrund der genannten Verkehrseinflüsse, die nicht zwangsläufig zu einem Stau führen, und einer reduzierten Geschwindigkeit aufgrund eines Staus sehr zuverlässig unterschieden werden kann.
Damit wird die Akzeptanz zur Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgrund der steigenden Zuverlässigkeit erhöht und Kosten für die Übermittlung von falschen Staumeldungen vom Fahrzeug zu einer entsprechenden die Verkehrslage rekonstruierenden und darstellenden Institution, insbesondere eine Verkehrsdatenzentrale, eingespart. Bei den Kosten handelt es sich insbesondere um Kosten für entsprechende SMS-Nachrichten (Short-Message-Service) oder um Kosten für eine anderweitige Übermittlung.
Durch dieses Verfahren, insbesondere zur Bereitstellung von Verkehrszustandsdaten für die Verkehrslageerfassung im gesamten Straßennetz, ist es möglich, einen Verkehrszustand weitgehend zuverlässig zu erkennen und den Verkehrszustand nur dann als gegeben zu übermitteln, wenn er tatsächlich auftritt, d.h. das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine ereignisorientierte bzw. zustandsorientierte Generierung von Verkehrszustandsdaten. Verkehrszustandsdaten werden nur dann übertragen, wenn der erkannte Verkehrszustand, z.B. ein Verkehrs-Stau, dies veranlasst.
Der Datenverkehr zur einer die Verkehrslage rekonstruierenden und darstellenden Institution, insbesondere eine Verkehrsdatenzentrale, vorzugsweise per SMS, und damit die Kosten der Datenübertragung werden begrenzt auf das zur Verkehrslageermittlung bzw. Verkehrslagedarstellung notwendige Minimum, ohne dass dies zu Lasten der Qualität der Verkehrlageerfassung geht.
Vielmehr erlaubt erst das erfindungsgemäße Verfahren eine kostengünstige und sogar noch zeitnahe Datenerhebung durch das Fahrzeug für das gesamte Straßennetz, insbesondere auf Autobahnen, Landstrassen und auf Straßen im Stadtverkehr.
Alternativ oder ergänzend ist bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Werte für die unterschiedlichen Verkehrseinflüsse zumindest teilweise unterschiedlich sind. Hierdurch können die verschiedenen Verkehrseinflüsse flexibel hinsichtlich ihrer individuellen Einflussnahme auf die übliche Geschwindigkeit mit der sich das Fahrzeug über den betreffenden Straßenabschnitt bewegt, gewichtet werden.
Alternativ oder ergänzend ist bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Wert für den betreffenden Verkehrseinfluss erst dann gesetzt bzw. addiert wird, wenn der betreffende Verkehrseinfluss eine vorbestimmte Zeitdauer ununterbrochen vorliegt.
Alternativ oder ergänzend ist bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass für unterschiedliche Verkehrseinflüsse zumindest teilweise unterschiedliche Zeitdauern vorgesehen werden.
Alternativ oder ergänzend ist bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Zeitdauer während der der betreffende Verkehrseinfluss besteht, über einen dem betreffenden Verkehrseinfluss zugeordneten Zähler erfasst wird und der Zählerstand des Zählers auf "0" gesetzt wird, wenn der Verkehrseinfluss nicht mehr besteht.
Durch diese Maßnahmen kann sehr zuverlässig zwischen geschwindigkeitsrelevanten und nicht geschwindigkeitsrelevanten Ereignissen unterschieden werden. Dies ermöglicht eine signifikante Verbesserung der Zuverlässigkeit der Verkehrszustandserkennung, insbesondere einer Stauerkennung.
Alternativ oder ergänzend ist bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Verkehrseinfluss "Regen" durch eine Abfrage des Status des Scheibenwischers der Frontscheibe und/oder der Verkehrseinfluss "glatte Fahrbahn" durch eine Abfrage des Status des ASC und/oder DSC und/oder ABS und/oder der Verkehrseinfluss "Nebel" durch eine Abfrage des Status der Nebellampe und/oder der Verkehrseinfluss "kurvige Strecke" durch eine Überwachung des Lenkwinkels und/oder der Verkehrseinfluss "Helligkeit" durch eine Abfrage eines Tageslichtsensors bzw. eine Abfrage des Status des Abblendlichts und/oder der Verkehrseinfluss "Außen-Temperatur" durch eine Überprüfung, ob die Temperatur unter vier Grad Celsius beträgt und zudem der Frontscheibenwischer eingeschaltet ist, festgestellt wird.
Durch die Überwachung und geeignete Gewichtung einer, mehrerer oder aller genannten Verkehrseinflüsse lassen sich geschwindigkeitsrelevante Ereignisse bzw. Randbedingungen sehr gut feststellen. Ebenso lässt sich der Umfang bzw. das Maß der Einflussnahme auf die übliche Geschwindigkeit unter normalen Straßen- und Wetterbedingungen recht genau abschätzen.
Alternativ oder ergänzend ist bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die untere Geschwindigkeitsschwelle und/oder die obere Geschwindigkeitsschwelle auf ca. 90% des Werts vor der Herabsetzung herabgesesetzt wird, wenn der ermittelte Gesamtwert größer oder gleich dem Referenz-Wert ist. Dies hat sich bisher in der Praxis als geeignet erwiesen. Es versteht sich, dass der Prozentsatz auch anders oder für die beiden Geschwindigkeitsschwellen unterschiedlich gewählt werden kann, wenn sich hierdurch eine zuverlässigere Verkehrszustandserkennung bzw. Stauerfassung erreichen lässt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Datengewinnung ermöglicht ferner ein vorteilhaftes Verfahren zur Übertragung von Verkehrszustandsdaten von einem ersten Fahrzeug an ein zweites Fahrzeug, insbesondere über ein Ad-hoc-Netz, oder von einer Verkehrsdatenzentrale an ein oder mehrere Kraftfahrzeuge, gegebenenfalls modifiziert, insbesondere über Broadcast. Ebenso ermöglicht es eine vorteilhafte Verfahren und ein Computer-Programm-Produkt zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug zur Generierung und Aussendung von Verkehrszustandsdaten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Diagrammen einer Ablauf-Steuerung näher erläutert. Es zeigen:
Fahrzeuggenerierte Daten werden von den Fahrzeugdatenbussen per bekanntem Standard Sensor Interface, bevorzugt sekündlich, einem Rechenalgorithmus zur Verfügung gestellt. Im Einzelnen sind das :
POI steht für "Point of Interest", wie Restaurants, Tankstellen, Krankenhaus etc.
Für die Überprüfung des Geltungsbereiches entsprechend Figur 1 wird anhand der Daten
Mittels Auswertung der Lenkwinkeleinschläge im Zusammenhang mit der Geschwindigkeit können Parkvorgänge erkannt werden. Daten aus der digitalen Karte geben Aufschluss darüber, ob das Fahrzeug überhaupt auf einer öffentlichen Straße fährt oder sich z. B. auf einem großen Parkgelände, einer Rastanlage oder Tankstelle befindet.
Das Flussdiagramm des Software-Moduls 100 zur Ermittlung des Geltungsbereichs des ermittelten Verkehrszustands verwendet die folgenden der Reihe nach durchgeführten Vergleiche, um Anhaltspunkte zu finden, dass sich das Fahrzeug nicht in üblicher Weise im Straßenverkehr bewegt. Beim Vergleich 101 wird geprüft, ob die Tür geöffnet ist, beim Vergleich 102 wird geprüft, ob sich ein POI (Point of Interest) in der Nähe befindet, beim Vergleich 103 wird überprüft, ob eine hohe Lenkaktivität vorliegt, beim Vergleich 104 wird geprüft, ob der Rückwärtsgang oder der Leerlauf des Fahrzeugs eingelegt ist, beim Vergleich 105 wird anhand der vom Navigationssystem (nicht dargestellt) gelieferten Daten geprüft, ob sich das Fahrzeug abseits einer Strasse befindet, beim Vergleich 106 wird geprüft, ob die Handbremse angezogen ist, beim Vergleich 107 wird überprüft, ob der Airbag ausgelöst worden ist. Ist das Ergebnis einer oder mehrerer dieser Vergleiche positiv bzw. lautet die Antwort "ja" auf einen der Vergleiche 101 bis 107, wird dies als Hinweis darauf gewertet, dass sich das Fahrzeug in einer Situation bewegt oder auch steht, die bei der Erkennung eines Staus bzw. bei der Erkennung "Freie Fahrt" bzw. "Go" nicht berücksichtigt werden sollte.
Bei positivem Vergleich eines oder mehrerer der Vergleiche 101 bis 107, vorzugsweise findet jede Sekunde ein Vergleich statt, wird ein Zähler 108 um "1" erhöht. Wird beispielsweise die Tür geöffnet, ergibt der Vergleich 101 ein erstes "Ja" und der Zähler wird auf "1" gesetzt. In der nächsten Sekunde erfolgt ein neuer Vergleich 101 und der Zähler wird bei geöffneter Tür auf "2" gesetzt usw. Ist die Tür geschlossen, ist das Ergebnis "Nein", und in der nächsten Sekunde erfolgt der Vergleich 102. Ist das Ergebnis "Ja" wird der Zähler um "1" auf "3" erhöht. Ist bei einem Durchlauf der Vergleiche 101 bis 107 kein positiver Vergleich erfolgt, wird der Zählerstand des Zählers zurück auf "0" gesetzt. Jeder positive Vergleich erhöht also den Zählerstand des Zählers 108, allerdings nur so lange, bis es einen Durchlauf durch die Vergleiche 101 bis 107 gibt, bei dem das Ergebnis der Vergleiche stets "Nein" war. Ggf. wird der Zähler 101 auf "0" gesetzt, wie in 109 angegeben.
Der Wert t1 in einem Vergleich 110 wird in diesem Ausführungsbeispiel auf "60" festgesetzt. Erreicht der Zählerstand des Zählers 108 den Zählerstand "60" nicht, so ist das Ergebnis des Vergleichs 110 "Nein" und die Erkennung, ob ein Stau vorliegt wird ausgesetzt, wie mit "Erkennung PAUSE" 111 angegeben. Ist das Ergebnis des Vergleichs 110 "Ja", d.h. liegt einer der Zustände der Vergleiche 101 bis 107 länger als 60 Sekunden vor, wird ein Reset der Erkennung, ob ein Stau vorliegt oder nicht durchgeführt. Dies ist durch "Erkennung RESET" 112 angegeben. Wie der "Erkennung RESET" durchgeführt wird bzw. was er bewirkt wird später im Zusammenhang mit Figur 5 näher erläutert. Ist das Ergebnis der Vergleiche 101 bis 107 stets "nein" gewesen gilt dies als eine Situation, in der kein Ausnahmezustand vorliegt und die Stauererkennung wird - wie nachfolgend näher beschrieben - durchgeführt. Dies ist durch "Erkennung GO" 113 angegeben.
Von Vorteil ist es die Vergleiche 101 bis 107 durchlaufend der Reihe nach auszuführen - anstelle einer parallelen Durchführung der Vergleiche (nicht dargestellt), weil bei mindestens einem positiven Vergleich die nachfolgenden Vergleiche nicht mehr durchgeführt werden und damit Rechenzeit bzw. Hardware-Ressourcen eingespart werden. Ebenso können die Vergleiche 101 bis 107 auch in anderer Reihenfolge durchlaufen werden. Beispielsweise könnte die Abfrage 106, ob die Handbremse angezogen ist, vor die Abfrage 101, ob eine Tür geöffnet ist, vorgenommen werden.
In Figur 2 zeigt das Flussdiagramm des Software-Moduls 200 zur Ermittlung des zu erwartenden Geschwindigkeitsniveaus. Das bekannte Standard-Sensor-Interface (SSI) 201 liefert für einige Straßen die Normalgeschwindigkeit (übliche Geschwindigkeit bei einem ungestörten Verkehrsfluss) anhand einer digitalen Karte (nicht dargestellt), die diese Information aufweist. Für alle anderen Straßen ist auf der digitalen Karte, üblicherweise eine DVD des Navigationssystems, verzeichnet, welchem Straßentyp 202 und welcher Straßenkategorie 203 die konkrete Straße angehört. Falls die zu erwartende Normalgeschwindigkeit nicht zur Verfügung steht, wird erfindungsgemäß für alle anderen Straßen das zu erwartende Geschwindigkeitsniveau für einen ungestörten Verkehrsfluss anhand einer Tabelle 204 mit Einträgen für die unterschiedlichen "Straßentypen" und ggf. für die unterschiedlichen "Straßenkategorien" zugeordnet.
Die Tabelle 204 weist für den betreffenden Straßentyp eine untere Geschwindigkeitsschwelle S1 und eine obere Geschwindigkeitsschwelle S2 (zu erwartendes Geschwindigkeitsniveau) auf, wobei ggf. auch unterschieden wird, ob sich das Fahrzeug innerorts oder außerorts auf diesem Straßentyp (Straßenkategorie) bewegt. Befindet sich das Fahrzeug auf einer ausgebauten Bundesstrasse ist die Normalgeschwindigkeit z. B. entsprechend der zulässigen Höchstgeschwindigkeit, insbesondere ca.100 km/h. Die untere Geschwindigkeitsschwelle S1 ist in der Tabelle mit 35 km/h und die obere Geschwindigkeitsschwelle S2 ist mit 45 km/h sind in der Tabelle jeweils festgesetzt. Hierbei handelt es sich um einen Erfahrungswerte, der auf der Annahme beruht, dass unter 35 km/h wohl von einer Verkehrsstörung auszugehen ist, bei einer Geschwindigkeit von 35 bis 45 km/h eine Verkehrsstörung vorliegen könnte und bei einer Geschwindigkeit von mehr als 45 km/h wohl keine Verkehrsstörung bzw. kein Stau gegeben ist. Entsprechendes ist auch für die anderen Straßentypen in der Tabelle eingetragen.
Die Normalgeschwindigkeit für die konkrete Strasse kann auch auf der digitalen Karte angegeben sein. Ggf. wird bevorzugt die untere Geschwindigkeitsschwelle S1 mit 35% der Normalgeschwindigkeit und die obere Geschwindigkeitsschwelle S2 mit 45% der Normalgeschwindigkeit festgesetzt. Die untere Geschwindigkeitsschwelle S1 und die obere Geschwindigkeitsschwelle S2 orientieren sich also an der Normalgeschwindigkeit.
Die nachfolgende Tabelle 204 gibt bevorzugte Werte an:
Die Geschwindigkeitsschwellen S1 und S2 werden einem Software-Modul zur Ermittlung der Randbedingungen Wetter und Straßenführung entsprechend Figur 3 übergeben, das die Geschwindigkeitsschwellen ggf. an die Randbedingungen anpasst.
Es versteht sich, dass diese Werte Erfahrungswerte sind, die bevorzugt gewählt werden können, um die Zuverlässigkeit der Staudetektion zu optimieren. Ebenso können die Geschwindigkeitsschwellen S1 und S2 auch dann über die Tabelle ermittelt werden, wenn die Normalgeschwindigkeit auf der digitalen Karte verzeichnet ist.
Unter "Straßentyp" im SSI werden insbesondere unterschieden: Autobahn (freeway bzw. highway bzw. throughway), ausgebaute Bundesstrasse (highway bzw. fast road), nicht ausgebaute Bundesstrasse (fast road bzw. regional road), Hauptstrasse (main road), Hauptstrasse, die durch einen Ort führt (local road), Verbindungsstrasse (connecting road), langsame Strasse (slow road), Nebenstrasse (minor road), und Feldweg (service road). Unter "Straßenkategorie" wird im SSI zwischen "innerorts" und "außerorts" unterschieden.
Figur 3 zeigt das Flussdiagramm des Software-Moduls 300 zur Ermittlung der Randbedingungen Wetter und Straßenführung.
Die SSI-Daten:
Im Schritt 301 wird der Wert M, ein Wert, der die Schwere der herrschenden Randbedingungen angibt, auf "0" gesetzt, d.h. der Ausgangswert für M ist M0=0. Im Sekundentakt wird die in Figur 3 dargestellte Kette durchlaufen. Im Schritt 302 wird verglichen, ob der Scheibenwischer des Fahrzeugs wischt. Ist das Ergebnis des Vergleichs 302 "ja", wird ein Wert Tw1, der die Länge der Scheibenwischer-Aktivität angibt, im Schritt 303 um den Wert "1" erhöht. Im Schritt 304 wird verglichen, ob der aktuelle Wert von Tw1 höher als ein Wert K1 ist, der eine untere Zeitschwelle angibt. Läuft der Scheibenwischer länger als die untere Zeitschwelle K1, d.h. ist das Ergebnis des Vergleichs 304 "ja", wird der Wert M0 im Schritt 305 um den Wert N1 erhöht, M1=M0+N1. N1 ist ein Wert, der ausdrückt, wie groß die Einflussnahme auf die ohne nachteilige Randbedingungen normale Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist und stellt damit ein Gewicht für die Bedingung "Scheibenwischer wischt" dar. Nach der Addition von N1 im Schritt 305 geht es mit den nachfolgenden Schritten weiter.
Wischt der Scheibenwischer nicht, ergibt der Vergleich 302 ein "Nein" und der Wert Tw1 wird im Schritt 306 auf "0" gesetzt. In diesem Fall, in dem Fall, dass der Vergleich 304 mit "Nein" ausgegangen ist oder in dem Fall, dass M1=M0+N1 addiert worden ist, geht es weiter mit dem Schritt 307. War das Ergebnis "nein" im Schritt 302 wird der Wert von Tw1 auf "0" zurückgesetzt.
Im Schritt 307 werden die vom SSI gelieferten Daten daraufhin überprüft, ob das ASC, das DSC oder das ABS eingreift. Ggf. ist das Ergebnis des Vergleichs 307 "ja". Da die in Figur 3 dargestellte Kette sekündlich durchlaufen wird, wird der Wert Tw2 sekündlich im Schritt 308 um den Wert "1" erhöht, wenn der Eingriff weiterhin besteht. Ist der Wert von Tw2 größer als eine untere Zeitschwelle K2, ist das Ergebnis des Vergleichs 309 "ja" und zum Wert M1 aus Schritt 305 wird der Wert N2 im Schritt 310 addiert, d.h. M2=M1+N2. N2 ist ein Wert, der ausdrückt, wie groß die Einflussnahme auf die ohne nachteilige Randbedingungen normale Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist und stellt damit ein Gewicht für die Bedingung "ASC, DSC oder ABS aktiv" dar. Ist das Ergebnis des Vergleichs 307 "Nein", wird Tw2 im Schritt 311 auf "0" gesetzt.
Im nächsten Schritt 312 wird überprüft, ob die Nebellampe eingeschaltet ist. Ggf. ist das Ergebnis des Vergleichs 312 "Ja" und zum Wert M2 aus dem Schritt 310 wird im Schritt 313 der Wert N3 addiert, d.h. M3=M2+N3. N3 ist ein Wert, der ausdrückt, wie groß die Einflussnahme auf die ohne nachteilige Randbedingungen normale Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist und stellt damit ein Gewicht für die Bedingung "Nebel bzw. Nebellampe ein" dar.
Ist das Ergebnis des Vergleichs im Schritt 312 "Nein" gewesen oder wurde der Wert N3 im Schritt 313 addiert, wird der Schritt 314 ausgeführt. In diesem Schritt wird überprüft, ob es sich um eine kurvige Strecke handelt. Dies kann anhand der vom SSI gelieferten Daten zum Lenkwinkel und dessen zeitliche Änderung ermittelt werden. Ist das Ergebnis des Vergleichs 314 "Ja", wird zum Wert M3 im Schritt 315 der Wert N4 addiert, d.h. M4=M3+N4. Ist das Ergebnis des Vergleichs 314 "Nein" oder wurde der Schritt 315 ausgeführt, geht es weiter mit dem Schritt 316. N4 ist ein Wert, der ausdrückt, wie groß die Einflussnahme auf die ohne nachteilige Randbedingungen normale Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist und stellt damit ein Gewicht für die Bedingung "kurvige Strecke" dar.
Im Schritt 316 wird überprüft. ob das Abblendlicht eingeschaltet ist. Alternativ könnte anhand eines Tageslichtsensors überprüft werden, ob es dunkel ist und das Abblendlicht eingeschaltet werden sollte. Ein solcher Sensor, der das Abblendlicht bei Dunkelheit automatisch einschaltet ist als Sonderausstattung "Fahrlichtsteuerung" bekannt. Wird festgestellt, dass das Abblendlicht eingeschaltet ist oder eingeschaltet werden sollte, weil es dunkel ist, ist das Ergebnis des Vergleichs 316 "Ja" und zum Wert M4 wird der Wert N5 im Schritt 317 addiert, d.h. M5=M4+N5. N5 ist ein Wert, der ausdrückt, wie groß die Einflussnahme auf die ohne nachteilige Randbedingungen normale Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist und stellt damit ein Gewicht für die Bedingung "Dunkelheit bzw. Abblendlicht ein" dar.
Ist das Ergebnis des Vergleichs "Nein" bzw. wurde N5 im Schritt 317 addiert, geht es weiter mit Schritt 318. Im Schritt 318 wird überprüft, ob die Temperatur niedriger als 4 Grad Celsius ist und zudem der Scheibenwischer eingeschaltet ist. Ggf. ist das Ergebnis des Vergleichs 318 "Ja" und im Schritt 319 wird zum Wert M5 der Wert N6 addiert, d.h. M6=M5+N6. N6 ist ein Wert, der ausdrückt, wie groß die Einflussnahme auf die ohne nachteilige Randbedingungen normale Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist und stellt damit ein Gewicht für die Bedingung "Temperatur niedriger als 4 Grad Celsius und zudem Scheibenwischer eingeschaltet" dar.
Ist das Ergebnis des Vergleichs "Nein" bzw. wurde N6 im Schritt 319 addiert, geht es weiter mit Schritt 320.
Im Schritt 320 wird überprüft, ob der Wert M6 größer als ein vorgegebener Wert Mb ist. Mb ist ein Erfahrungswert bzw. wird beispielsweise durch Versuchsfahrten ermittelt und gibt an, ab welchem Wert mit einer niedrigeren Geschwindigkeit aufgrund der genannten Randbedingungen ggü. der Normalgeschwindigkeit gerechnet wird. Ist das Ergebnis des Vergleichs 320 "Ja" wird die untere Geschwindigkeitsschwelle S1 und die obere Geschwindigkeitsschwelle S2 aus dem Software-Modul 200 zur Ermittlung des zu erwartenden Geschwindigkeitsniveaus durch eine Multiplikation mit einem Wert P1, der kleiner als 1 ist, jeweils reduziert. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass ein Wert P1 von ca. 0,9 geeignet ist, d.h. dass die S1 und S2 bei den genannten Randbedingungen auf ca. 90% ihres Normalwerts reduziert werden sollten.
Im nächsten Schritt wird die in Figur 3 dargestellte Kette erneut (bevorzugt) etwa sekündlich durchlaufen, es sei denn es wird festgestellt, dass sich das Fahrzeug außerhalb des Geltungsbereichs der erfindungsgemäßen Stauerkennung (vgl. Figur 1) befindet.
Diese ggf. durch die genannten Randbedingungen verringerten Werte für S1 und S2 stellen die Werte für S1 und S2 in der Figur 5 dar, die das Flussdiagramm des Software-Moduls zur Erkennung des Verkehrszustands zeigt. Hierdurch wird vermieden, das widrige Randbedingungen, die zu einer Reduzierung der gefahrenen Geschwindigkeit führen, ohne das ein Stau besteht, zur vermeintlichen Erkennung eines Staus führen.
Ferner wird der entsprechend verringerte Wert für S1 anstelle des Werts S1 in Figur 4, die das Flussdiagramm eines Software-Moduls zur Erkennung von Kreuzungsbereichen zeigt, verwendet.
Figur 4 zeigt das Flussdiagramm eines Software-Moduls 400 zur Erkennung von Kreuzungsbereichen. Verzögerungen im Fahrtfluss die durch Kreuzungen, sowohl lichtsignalgesteuerte als auch nicht lichtsignalgesteuerte auftreten, werden als solche erkannt und bei normaler Verzögerung und anschließender Kreuzungsüberfahrt herausgefiltert. So wird praktisch ein kreuzungsfreies Fahrprofil emuliert und damit die Zustandserkennung auch in Kreuzungsbereichen ermöglicht. Genutzt werden dafür die SSI-Daten "Entfernung zur nächsten Kreuzung" (aus dem Navigationssystem mit digitaler Karte) und "Geschwindigkeit". Ein Stau vor einem Kreuzungsbereich wird in der eigentlichen Verkehrszustandserkennung, Fig. 5, identifiziert.
In einem Schritt 401 wird überprüft, ob der Abstand s des Fahrzeugs bis zur nächsten Kreuzung kleiner als ein vorgegebener Abstand S3 ist. Aufgrund von Versuchsfahrten erscheint derzeit bevorzugt ein Wert von ca. 160 m für S3 geeignet. Ist das Ergebnis des Vergleichs "Ja", wird im Schritt 402 überprüft, ob die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs kleiner als die aktuell geltende untere Geschwindigkeitsschwelle S1 ist. Wie bereits ausgeführt, handelt es sich hierbei ggf. um den reduzierten Wert für S1 (vgl. Fig. 3). Ist das Ergebnis des Vergleichs "Ja", wird nicht die tatsächliche Geschwindigkeit v des Fahrzeugs als Geschwindigkeit v2 an die Verkehrszustandserkennung der Figur 5 weitergegeben, sondern im Schritt 403 die Durchschnittsgeschwindigkeit des Fahrzeugs während der letzten 60 Sekunden vor dem Vergleich im Schritt 402, d.h. v2 = v (t-60). Diese Durchschnittsgeschwindigkeit v2 ist also eine kreuzungsbereinigte (modifizierte) Geschwindigkeit.
Ist das Ergebnis des Vergleichs 401 "Nein", d.h. das Fahrzeug fährt nicht im Bereich einer Kreuzung, wird die tatsächliche Geschwindigkeit v des Fahrzeugs als Geschwindigkeit v2 im Schritt 404 an die Verkehrszustandserkennung der Figur 5 weitergegeben.
Im nächsten Schritt wird die in Figur 4 dargestellte Kette erneut (bevorzugt) etwa sekündlich durchlaufen, es sei denn es wird festgestellt, dass sich das Fahrzeug außerhalb des Geltungsbereichs der erfindungsgemäßen Stauerkennung (vgl. Figur 1) befindet.
Figur 5 zeigt schließlich das Flussdiagramm eines Software-Moduls 500 zur Erkennung des Verkehrszustands mittels eines Schwellenwertverfahrens, d.h. zur Ermittlung, ob ein Stau vorliegt oder freie Fahrt gegeben ist. Zudem erlaubt das erfindungsgemäße Software-Modul 500 die Ermittlung einer Positionsangabe für die Staueinfahrt und einer Positionsangabe für die Stauausfahrt.
Im Anschluss an die Schritte 111 (Erkennung PAUSE), 112 (Erkennung RESET) oder 113 (Erkennung GO) wird überprüft, ob "Erkennung PAUSE" vorliegt. Ist das Ergebnis "nein" werden die in Figur 5 dargestellten Verfahrensschritte ohne eine Veränderung der Zählerstände der nachfolgend beschriebenen Zähler durchlaufen. Ist das Ergebnis "ja", wird überprüft, ob auch "Erkennung RESET" vorliegt. Liegt "Erkennung RESET" vor, d.h. ist das Ergebnis dieses Vergleichs "ja", werden die Zählerstände der nachfolgend beschriebenen zwei Zähler jeweils auf den Zählerstand "0" zurückgesetzt und die Verfahrensschritte der Figur 5 werden dann mit den Zählerständen "0" fortgesetzt. Liegt kein "Erkennung RESET" vor, werden die Verfahrensschritte der Figur 5 nach der Pause (Erkennung PAUSE) mit den zu diesem Zeitpunkt gegebenen Zählerständen fortgesetzt.
Zusammenfassend sind die Basisdaten für das vom Software-Modul 500 ausgeführte Schwellenwertverfahren die aus den obigen vier Software-Modulen ermittelten Daten und die aktuellen Geschwindigkeitsdaten des Fahrzeugs. Falls das Software-Modul 100 (Geltungsbereiche) ermittelt, dass das Fahrzeug nicht am fließenden Verkehr teilnimmt, wird die Verkehrzustandserkennung gemäß Figur 5 unterdrückt. Nach festgestellter Teilnahme am Verkehr werden die Moduldaten zur Modifikation der Geschwindigkeitswerte v2 und zur Bestimmung der aktuellen Schwellenwerte S1 und S2 genutzt. Über die ermittelten Randbedingungen Wetter, Straßenzustand und Straßenführung (Kreuzungen, Serpentinen) werden die Geschwindigkeitsdaten verändert. Die modifizierten Geschwindigkeitsdaten werden für die weiteren Berechnungen verwendet. Die Schwellenwerte werden über die Soll-Geschwindigkeit (Software-Modul 200) bestimmt. Sie teilen den gesamten Geschwindigkeitsbereich in drei Teile ein; Geschwindigkeit v kleiner als S1, v zwischen S1 und S2 und v größer als S2. Die modifizierten Geschwindigkeitsdaten werden bevorzugt sekündlich einem der drei Bereiche zugeordnet. Die Bestimmung der aktuell herrschenden Verkehrszustände geschieht dann über die Häufigkeiten der modifizierten Geschwindigkeitsdaten in den einzelnen Bereichen. Ampel- und Kreuzungsbereiche sind durch die Modifizierung der Geschwindigkeitsdaten bereits berücksichtigt. Staus in Ampel- oder Kreuzungsbereichen werden genauso erkannt wie in kreuzungsfreien Bereichen.
Im ersten Schritt 501 des Flussdiagramms des Software-Moduls 500 wird überprüft, ob die Geschwindigkeit v2 (ggf. eine kreuzungsbereinigte Geschwindigkeit der Figur 4) kleiner als die untere Geschwindigkeitsschwelle S1 ist (ggf. durch die Randbedingungen Wetter, Straßenzustand und Straßenführung modifiziert). Ist das Ergebnis des Vergleichs 501 "ja", was als Anhaltspunkt für einen Stau gilt, wird im Schritt 502, ausgehend vom Zählerstand "0", durch einen ersten Zähler um den Wert W1 hochgezählt (Zählerstand 1 + W1). Der erste Zähler berücksichtigt also eine niedrige Geschwindigkeit v2<S1 des Fahrzeugs. Da das Flussdiagramm (bevorzugt) sekündlich durchlaufen wird, wird bei gleichbleibendem Vergleichsergebnis sekündlich hochgezählt. Bevorzugt erhöht sich ggf. der Zählerstand im Schritt 502 sekündlich um den Wert "1", d.h. bevorzugt ist W1=1. Selbstverständlich könnte auch ein anderer Wert, wie "0,5", addiert werden. Der Stand des Zählers im Schritt 502 wird im Schritt 503 mit einem Wert S5 verglichen (Zählerstand 1 > S5).
Ist das Ergebnis des Vergleichs 501 "Nein", d.h. ist v2 kleiner als die untere Geschwindigkeitsschwelle S1, wird im Schritt 504 überprüft, ob die (ggf. modifizierte) Geschwindigkeit des Fahrzeugs v2 kleiner als die obere Geschwindigkeitsschwelle S2 ist. Ist das Ergebnis des Vergleichs 504 "Ja", was als Anhaltspunkt für freie Fahrt bzw. kein Stau gilt, wird im Schritt 505 ausgehend vom Zählerstand "0" durch einen zweiten Zähler um den Wert W2 hochgezählt (Zählerstand 2 + W2). Der zweite Zähler berücksichtigt also eine hohe Geschwindigkeit v2>S2 des Fahrzeugs. Da das Flussdiagramm (bevorzugt) sekündlich durchlaufen wird, wird bei gleichbleibendem Vergleichsergebnis sekündlich hochgezählt. Bevorzugt erhöht sich ggf. der Zählerstand des zweiten Zählers im Schritt 505 sekündlich um den Wert "1", d.h. W2 ist bevorzugt "1". Selbstverständlich könnte auch ein anderer Wert, wie "0,5", addiert werden. Der Stand des zweiten Zählers im Schritt 505 wird im Schritt 506 mit dem Wert S8 verglichen. Ist das Ergebnis "ja", wird der Zählerstand des ersten Zählers im Schritt 508 auf "0" zurückgesetzt, Ist das Ergebnis "nein", geht es mit Schritt 517 weiter.
Ausgehend vom Vergleich 501 wird also bei Stau im Schritt 502 der erste Zähler hochgezählt. Der Zählerstand des ersten Zählers überschreitet ggf. den Wert S5 und das Ergebnis des Vergleichs 503 ist "Ja". Dann wird im Schritt 507 der zweite Zähler, der zählt, wie viele Sekunden freie Fahrt gegeben ist, auf "0" zurückgesetzt (Zählerstand 2 = 0). Ausgehend vom Vergleich 504 wird bei freier Fahrt im Schritt 505 der zweite Zähler hochgezählt (Zählerstand 2 + W2). Der Zählerstand des zweiten Zählers überschreitet ggf. den Wert S8 und das Ergebnis des Vergleichs 506 ist "Ja". Dann wird im Schritt 508 der erste Zähler, der zählt, wie viele Sekunden Stau vorliegt, auf "0" zurückgesetzt (Zählerstand 1 = 0).
Im Schritt 513 wird überprüft, ob der Zählerstand des zweiten Zählers (Zählerstand 2) im Schritt 507 erstmalig auf "0" zurückgesetzt worden ist. Ist das Ergebnis "ja", wird im Schritt 514 der Ort und der Zeitpunkt zu dem erstmalig der Zählerstand des Zählers 1 im Schritt 503 größer als der Wert S5 war, gespeichert (potenzielle Staueinfahrt). Potenziell deshalb, weil sich im Schritt 509 erst noch zeigen muss, ob wirklich ein Stau vorliegt. Im Schritt 515 wird überprüft, ob der Zählerstand des ersten Zählers (Zählerstand 1) im Schritt 508 erstmalig auf "0" zurückgesetzt worden ist. Ist das Ergebnis "ja" wird im Schritt 516 der Ort und der Zeitpunkt zu dem erstmalig der Zählerstand des Zählers 2 im Schritt 506 größer als der Wert S8 war, gespeichert (potenzielle Stauausfahrt). Potenziell deshalb, weil sich im Schritt 511 erst noch zeigen muss, ob wirklich kein Stau vorliegt.
Nach den Schritten 513, 514, 515 und 516 wird jeweils im Schritt 517 überprüft, ob der Absolutbetrag der Differenz von Zählerstand 1 und Zählerstand 2 größer als ein Wert S9 ist (|Zählerstand 1- Zählerstand 2|> S9). Ist das Ergebnis des Vergleichs "ja", wird der Schritt 509 ausgeführt. Ist das Ergebnis des Vergleichs "nein", wird der Schritt 509 nicht ausgeführt und die in Figur 5 dargestellte Verfahrenskette beginnt erneut mit dem Schritt 501, wie bei dem vorzugsweise sekündlichen Durchlauf.
Liegt die Geschwindigkeit v2 zwischen S1 und S2, ist das Ergebnis des Vergleichs im Schritt 504 "Nein". Diese Situation wird als nicht definierter Zustand betrachtet, d.h. es ist nicht klar, ob ein Stau oder kein Stau bzw. freie Fahrt vorliegt.
Ist der Zählerstand des ersten Zählers kleiner als S5 oder gleich S5, ist das Ergebnis des Vergleichs 503 "Nein". Im Schritt 504' wird dann der Zählerstand des ersten Zählers um den Wert W3 und der Zählerstand des zweiten Zählers ebenfalls um den Wert W3, ggf. sekündlich, erhöht, wenn der Durchlauf durch die in Figur 5 dargestellte Kette sekündlich erfolgt. Bevorzugt haben W1 und W2 den gleichen Wert, wobei W3 bevorzugt die Hälfte des Werts von W1 bzw. W2 hat. Bevorzugt ist der Wert von W1 bzw. W2 "1" und der Wert von W3 "0,5". Es versteht sich, dass auch eine andere Gewichtung verwendet werden kann, wenn dies zu einer zuverlässigeren Stauerkennung führt.
Der Zählerstand des ersten Zählers (niedrige Geschwindigkeit) wird im Schritt 509 sekündlich mit dem Wert S6 verglichen (Zählerstand 1 > S6). Ist der Zählerstand des ersten Zählers größer als S6, ist das Ergebnis des Vergleichs "Ja", wird im Schritt 510 ein erster Datensatz erzeugt, der den Zustand "Stau" beschreibt. Im Schritt 518 wird überprüft, ob eine Zustandsänderung vorliegt, d.h. ob dem Zustand "Stau" der Zustand "Frei" vorausging. Bei jeder Wieder-Inbetriebnahme des Fahrzeugs wird der Zustand "Frei" als Ausgangszustand festgelegt. Ist das Ergebnis des Vergleichs "ja", wird der erste Datensatz und der Ort und die Zeit der (vormals lediglich potentiellen) Staueinfahrt im Schritt 519 zum Zweck der Datenerhebung an eine die Verkehrslage rekonstruierende und darstellende Institution, insbesondere eine Verkehrsdatenzentrale, bevorzugt eine regionale Verkehrsdatenzentrale, bevorzugt per SMS, übertragen.
Ist der Zählerstand des ersten Zählers kleiner oder gleich ein Wert S6, ist das Ergebnis des Vergleichs "nein". Ggf. wird im Schritt 511 überprüft, ob der Zählerstand des zweiten Zählers größer als ein Wert S7 ist. Ist das Ergebnis des Vergleichs "ja", wird im Schritt 512 ein zweiter Datensatz erzeugt, der den Zustand "Frei" beschreibt.
Im Schritt 520 wird überprüft, ob eine Zustandsänderung vorliegt, d.h. ob dem Zustand "Frei" der Zustand "Stau" vorausging. Ist das Ergebnis des Vergleichs "ja", wird der zweite Datensatz und der Ort und die Zeit der (vormals lediglich potentiellen) Stauausfahrt im Schritt 521 zum Zweck der Datenerhebung an eine die Verkehrslage rekonstruierende und darstellende Institution, insbesondere eine Verkehrsdatenzentrale, bevorzugt eine regionale Verkehrsdatenzentrale, bevorzugt per SMS, übertragen.
Ist das Ergebnis der Vergleiche in den Schritten 518 oder 520 "nein", findet keine Datenübermittlung statt. Vielmehr beginnt das in Figur 5 beschriebene Verfahren erneut mit dem Schritt 501.
Ist der Zählerstand des ersten Zählers (Staueinfahrt) im Schritt 509 kleiner oder gleich S6, ist das Ergebnis des Vergleichs 509 "Nein". Dann wird im nächsten Schritt 511 überprüft, ob der Zählerstand des zweiten Zählers (Stauausfahrt bzw. freie Fahrt) größer oder gleich S7 ist. Ist der Zählerstand des zweiten Zählers größer oder gleich S7, ist das Ergebnis des Vergleichs "Ja" und an die die Verkehrslage rekonstruierende und darstellende Institution wird bevorzugt wiederum per SMS der Zustand "Frei" im Schritt 512 zum Zweck der Verkehrslageerhebung übertragen.
Nach der Ausgabe des Zustands "Stau" oder "Frei" oder wenn der Vergleich 511 "Nein" ist, wird die in Figur 5 dargestellte Kette erneut durchlaufen.
Um den Ort der Staueinfahrt zu ermitteln und an die die Verkehrslage rekonstruierende und darstellende Institution übermitteln zu können (nicht dargestellt), wird im Anschluss an die Zurücksetzung des zweiten Zählers im Schritt 507 im Schritt 513 überprüft, ob es sich um den ersten Durchlauf handelt bzw. ob dieser Vergleich 513 zum ersten Mal durchgeführt wird. Wurde der zweite Zähler im Schritt 507 zum ersten Mal auf "0" zurückgesetzt ist das Ergebnis des Vergleichs 513 "Ja" und die anhand der Daten des Navigationssystems ermittelte Position des Fahrzeugs zu diesem Zeitpunkt wird als "Staueinfahrt" im Schritt 514 gespeichert. Bei der Übermittlung des Zustands "Stau" im Schritt 510 wird bevorzugt auch die im Schritt 514 gespeicherte Position des Fahrzeugs, d.h. die "Staueinfahrt" an die die Verkehrslage rekonstruierende und darstellende Institution bevorzugt per SMS übertragen.
Um auch den Ort der Stauausfahrt zu ermitteln und an die die Verkehrslage rekonstruierende und darstellende Institution übermitteln zu können (nicht dargestellt), wird im Anschluss an die Zurücksetzung des ersten Zählers im Schritt 508 im Schritt 515 überprüft, ob es sich um den ersten Durchlauf handelt bzw. ob dieser Vergleich 515 zum ersten Mal durchgeführt wird. Wurde der erste Zähler im Schritt 508 zum ersten Mal auf "0" zurückgesetzt, ist das Ergebnis des Vergleichs 515 "Ja" und die anhand der Daten des Navigationssystems ermittelte Position des Fahrzeugs zu diesem Zeitpunkt wird als "Stauausfahrt" im Schritt 516 gespeichert. Bei der Übermittlung des Zustands "Frei" im Schritt 512 wird bevorzugt auch die im Schritt 516 gespeicherte Position des Fahrzeugs, d.h. die "Stauausfahrt" an die die Verkehrslage rekonstruierende und darstellende Institution bevorzugt per SMS übertragen.
Ist das Ergebnis des Vergleichs 513 oder 515 "Nein" oder wurde die "Staueinfahrt im Schritt 514 oder die Stauausfahrt im Schritt 516 gespeichert, geht es mit dem Vergleich in Schritt 509 weiter.
Bevorzugt wird für S5 ein Wert von ca. 60 Sekunden und für S6 und S7 ein Wert von ca. 180 Sekunden gewählt. Es versteht sich, dass auch andere Werte als diese Praxiswerte gewählt werden können, wenn diese eine zuverlässigere Erkennung von Staus ermöglichen.
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