WO1993017406A1

WO1993017406A1 - Navigationseinrichtung für landfahrzeuge

Info

Publication number: WO1993017406A1
Application number: PCT/DE1993/000094
Authority: WO
Inventors: Frieder Heintz; Hermann Winner; Georg Geiser
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1992-02-27
Filing date: 1993-02-04
Publication date: 1993-09-02
Anticipated expiration: 1994-08-27
Also published as: EP0586626B1; EP0586626A1; DE59308060D1; DE4205979A1; US5485381A; JP3305321B2; JPH06507746A

Abstract

Es wird eine Navigationseinrichtung für Landfahrzeuge, insbesondere für Personenkraftwagen und Lastkraftwagen, vorgeschlagen, die einen Speicher für geographische Daten, Sensoren zum Erfassen aktueller Fahrdaten, eine Vergleichseinrichtung und eine Informationsausgabeeinrichtung aufweist. Die Navigationseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß in einer Berechnungseinheit (9) aus den geographischen Daten zum Verlauf der Fahrstrecke die für das Durchfahren der Strecke sichere Grenzgeschwindigkeit (vi) bestimmt wird und mit der momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeugs verglichen wird. Bei Unter- oder Überschreiten der Grenzgeschwindigkeit wird eine Informationsausgabeeinrichtung (11) gegebenenfalls auch eine Umsetzungseinrichtung (13) aktiviert, die auf Stellorgane, beispielsweise Bremse oder Motorsteuerung des Fahrzeugs, einwirken.

Description

Navigationseinrichtung für Landfahrzeuge

Stand der Technik

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- lieh, 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- fatirzeuge erschweren, zumindest hohe Kosten für derartige Systeme zur Folge haben.

Vorteile der Erfindung

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 Ausführungbeiεpiel 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 Navigationssyste s 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¬ tioneinrichtung 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 trit .

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 diese Streckenstücks, insbesondere nicht der Ab- spreicherung 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 v.'ird 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 v/erden 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. Zeichnung

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich¬ nung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 Ein schematisches Blockdiagramm einer Na¬ vigationseinrichtung;

Figur 2 eine Darstellung zur Verdeutlichung einer ersten Ausführungsform der Weginforma- tions-Ausgabe;

Figur 3 ein Diagramm zur Verdeutlichung einer weiteren Ausführungsform einer Weginfor- mations-Ausgabe;

Figur 4 einen skizzierten Fahrtstreckenabschnitt zur Erläuterung des Diagramms gemäß Figur 2 und

Figur 5 eine Darstellung zur Verdeutlichung einer weiteren Ausführungsform eines Weginfor- mations-Ausgabeverfahrens.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Figur 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, aiso 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 v/erden, 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- ein eit 9 eingegeben, was in Figur 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 Figur 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 Infor ationsausgabeein- richtung 11 kann den Fahrer optisch und/oder aku- εtisch 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 Eingriffsmoglichkeiten wird unten noch genauer eingegangen.

Anhand von Figur 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 K^ mit dem zugehörigen Winkel α^ (in Bogenmaß) eines festen Bezugsystems wiedergegeben, die ein Streckenstück zwischen zwei Stützpunkten r^ (X , yA und r^₊₁ ^χi+l' yi-_t-1-¹ beschreiben. Bei dem Aufbau einer elektronischen Karte werden Stützpunkte im allge¬ meinen dann gesetzt, wenn sich der Winkel Q_ eines zugehörigen Kantenbereichs sich um i ß gegenüber dem Winkel α^ ^ der vorangegangenen Kante geändert hat oder wenn die Kantenlänge s einen Maximalwert ^Ξmax ^errei^cnt- 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 r^ und --"_j,-, wird mit s^ bezeichnet. Aus den Angaben zu dem Stützpunkt r^ dieser Kante kann nach folgender Gleichung der zugehörige Krümmungswert C im Stütz¬ punkt r^ berechnet werden:

C = 2 a_L - α_i_₁)/(s_i + _{S i}__λ)

Aus dem Krummungswert des Streckenstücks im Bereich des Stützpunkts r- kann die Grenzgeschwindigkeit V_j_ angegeben v/erden, 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 v/erden. Die genannten Werte stellen eine untere Abschätzung des Kraft- schlußbeiwerts dar, so daß Sicherheitsreserven ge¬ geben sind.

Durch die Festlegung einer Grenzgeschwindigkeit V' in einem durch eine Kante K^ definierten Strecken¬ bereich wird auch die maximale Querbeschleunigunσ des Fahrzeugs auf einen unkritischen Wert begrenzt.

Aus den einzelnen Angaben zu den Kanten K^ dem zu¬ gehörigen Winkel ^ , den jeweiligen Stützpunkten r^ und den Kantenlängen s^ wird also insgesamt die Fahrtstrecke definiert, die im Speicher 3 (siehe Figur 1) abgelegt und im ersteh Block 21 gemäß Fi¬ gur 2 definiert wird. Im zweiten Block 23 in Figur 2 erfolgt die Berechnung des Krummungswertes C_j_ ge¬ mäß der oben wiedergegebenen Gleichung. Aus den je¬ weiligen Krümmungswerten C_j_ wird im nächsten Block 25 unter Heranziehung des Kraftschlußbeiwerts μ und der Erdbeschleunigung g sowie der Umweltdaten U die Grenzgeschwindigkeit V_j_ entsprechend der oben wie¬ dergegebenen Gleichung berechnet. In einem vierten Block 27 wird die aktuelle Geschwindigkeit v mit der berechneten Grenzgeschwindigkeit v^ verglichen. Bei Über- oder Unterschreitung der Grenzgeschwin¬ digkeit V_j_ kann auf geeignete Weise eine Fahrerwar¬ nung erfolgen, beispielsweise durch Abgabe eines entsprechenden Signals an die Informationsausgabe- einrichtung 11, die hier oben in Figur 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 ₂ er¬ reicht sein, die der Grenzgeschwindigkeit v^ ent¬ spricht. Das Fahrzeug soll von einer Ausgangsge- schwindigkeit v, 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 Grεnzge- schwindikgkeit entsprechen. Der Geschwindigkeitver- lauf folgt der nachstehenden Gleichung:

v^ =^** v² ₂ ~ 2bs

Für ein mäßiges Abbremsen wird eine Verzögerung von

7 . . . b = 3 m/s angenommen. Es können hier verschiedene

Verzögerungswerte eingesetzt werden, auch bei¬ spielsweise eine, die durch Betätigung der Bremse des Fahrzeugs über die Umsetzungseinrichtung 13 in Figur 1 erreicht wird.

Für alle Stützpunkte vor dem Stützpunkt, in dem die Grenzgeschwindigkeit angenommen sein soll, läßt sich die zulässige Geschwindigkeit v- berechnen. Der kleinste Wert ,_m^_n aller Werte für v, ^ kann mit der aktuellen Geschwindigkeit v des Fahrzeugs verglichen werden. Sollte diese größer sein als der Minimalwert v_lmj__n, soll der Fahrer durch die Infor¬ mationsausgabeeinrichtung 11 gewarnt v/erden. Zeit¬ lich verzögert oder rechtzeitig kann über die Um¬ setzungseinrichtung 13 ein Eingriff in Stellglieder des Fahrzeugs, insbesondere in die Bremseinrichtung erfolgen.

Anhand von Figur 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 b_Q des Fahrzeugs berechnet werden kann. Dieser Wert kann in einem zweiten Block 31 mit einem vor¬ gebbaren maximalen Wert b_Qmaχ der Querbeschleuni- gung verglichen werden und bei einem erwarteten Überschreiten der maximalen Querbeschleunig^'ung 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 Figur 4 soll eine weitere Ausfuhrungs- form der Berechnung der Grenzgeschwindigkeit erläu¬ tert werden. Die Darstellung zeigt dazu sche atisch den Verlauf einer Straße S mit einer Kurve K. Das Fahrzeug befindet sich an der Stelle -_^ und bewegt sich mit einer momentanen Geschwindigkeit V-^_Q fort. Würde das Fahrzeug mit einer Verzögerung b abge¬ bremst, ergäbe sich der folgende Bremsweg s^.

^sb ^{= v2}ιo/^{2b '}

Unter diesen gegebenen Umständen erreichte das Fahrzeug den virtuellen Haltepunkt H_γ.

Wenn das Fahrzeug bei derselben Verzögerung dem Verlauf der Straße folgt, kommt es an dem realen Haltepunkt H_r zum Stand. Zwischen der theoretischen geradlinigen Fortsetzung der momentanen Fahrtrich- tung und der Verbindungslinie zwischen den momenta¬ nen Standort xl und dem realen Haltepunkt H im Be¬ reich der Kurve K ist der Winkel α eingeschlossen.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß bei Über¬ schreiten eines Grenzwertes α_Q der Verlauf der Kurve K von dem momentanen Standort ^ nicht mehr einsehbar ist. Das heißt, der reale Haltepunkt H_r 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 H_r immer im Sichtbereich des Fahrers liegt. Wenn sich also herausstellt, daß die Verbindungslinie zwischen einem realen Halte¬ punkt H_r und der momentanen Position x-^ des Fahr¬ zeugs einen größeren Winkel a mit der theoretischen gradlinigen Fortsetzung der Fahrtrichtung ein¬ schließt als a_Q , muß die Geschwindigkeit des Fahr¬ zeugs reduziert v/erden und ein entsprechendes Warn¬ signal an den Fahrer gegeben v/erden.

Eine derartige Funktion der Navigationseinrichtung ergibt sich aus dem Diagramm gemäß Figur 5.

Dort werden einem ersten Block 33 die Verzögerung, hier beispielsweise die maximale Verzögerung b___v des Fahrzeugs und dessen aktuelle Geschwindigkeit V,_Q eingegeben. Aus diesen Werten kann der Bremsweg S_j_. des Fahrzeugs berechnet und der virtuelle Halte¬ punkt H_γ des Fahrzeugs in einem zweiten Block 35 berechnet werden. Aus dem in Speicher 3 abgelegten Werten zu der Fahrtstrecke (siehe Figur 1) kann in einem dritten Block 37 aufgrund des Bremswegs s_fa der reale Haltepunkt H 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 a mit einem Grenzwert α₀ kann ermittelt werden, ob der reale Haltepunkt H_r noch im Sichtbereich des Fahrers liegt ^'oder ob dieser außerhalb der Einsehbarkeit eines vorauslie- genden gekrümmten Streckenabschnittes K (siehe Fi¬ gur 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 v/er¬ 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¬ rechnungeinheit 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 v/erden 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 IS

und beispielsweise mit der Motorsteuerung zu kombi¬ nieren.

Claims

Ansprüche

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 Infor ationsausga- beeinrichtung, gekennzeichnet durch eine Berech- nungseinheit (9) , die aus den gespeicherten geogra¬ phischen Daten zum Verlauf der Fahrtstrecke die f r das Durchfahren der Strecke sichere Grenzgeschwin¬ digkeit (V_j bestimmt, und deren Ausgangssignal ge¬ meinsam mit anderen Arten der Vergleichseinrichtung

(10) eingebbar ist, die bei Unter- oder Überschrei¬ ten der Grenzgeschwindigkeit die Infor ationsausga- beeinrichtung (11) aktiviert.

2. Navigationseinrichtung nach Anspruch 1, gekenn¬ zeichnet durch eine Stellglieder des Fahrzeugs be¬ einflussende U setzungseinrichtung (13) .

3. Navigationseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geographischen Da¬ ten zur Fahrtstrecke als Kanten (K^) mit dem Winkel (α.j) eines festen Bezugssystems abgespeichert sind, die das Streckenstück zwischen zwei Stützpunkten (r^ , r^₊₁) beschreiben und daß die Länge (s.) ei¬ nes Kantenstücks zur Berechnung eines Krümmungs- werts (C^) heranziehbar ist, der der Berechnung der Grenzgeschwindigkeit (v^) 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 (x^) des Fahrzeugs und einem auf der tatsächlichen künftigen Fahrtstrecke (K) liegenden bei einer Bremsung des Kraftfahrzeugs erreichten Haltepunkt (H ) berechen¬ bar ist.

7. Navigationseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der geradlinigen Fortsetzung und der Verbindunglinie eingeschlossene Winkel (α) mit einem Grenzv/ert (α ) verglichen wird, bei dessen Überschreiten der aus der momenta- nen Geschwindigkeit berechnete Haltepunkt (H ) 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 (H_r) 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 f r 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 Fahrtstecke 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 Kru mungswerts herangezogen werden.

1 . 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 Grenzv/ert 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.