Findung optimaler Routen für handelsübliche Fahrzeuge

Beschreibung

[1] Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät für ein Routenplanungssystem nach Patentanspruch 1 zur Findung von optimalen Routen für personengesteuerte und autonome Fahrzeuge handelsüblicher Art. Dabei entspricht das vom

Routenplanungssystem verfolgte Ziel, der Optimierung der individuellen Routen für jedes einzelne Fahrzeug nach Zeit und Energieverbrauch, wodurch eine

Stauvermeidung sowie eine Minimierung des Energieverbrauchs ermöglicht werden.

[2] Hauptanforderung an autonome, insbesondere vollautonome Fahrzeuge, ist neben dem sicheren Fortbewegen des Fahrzeugs, das Finden des Ziels durch die Wahl geeigneter Straßen. Aufgrund des Nichtvorhandenseins eines Fahrers, muss ein autonom fahrendes Fahrzeug in der Lage sein selbstständig eine Route zu einem angegebenen Ziel zu berechnen und zu verfolgen. Dies gilt gleichermaßen für personengesteuerte Fahrzeuge, wenngleich in diesem Fall eine Notwendigkeit der Routenplanung nicht zwingend gegeben ist. Die Art der Routenfmdung und Ausprägung der Route selbst, kann je nach Einsatzzweck des Fahrzeugs variieren. Die häufigste Art der

Routenberechnung ist das Finden der schnellsten Route, welche durch die

Optimierung nach Zeit ermittelt wird. Das Finden der kürzesten Route, welche durch die Optimierung nach Streckenlänge ermittelt wird, ist mittlerweile kaum von Interesse, zumindest nicht als alleinige Optimierungsgröße, da das schnelle Erreichen des Ziels stark von der Verkehrslage abhängig ist. Von zunehmender Wichtigkeit, insbesondere für Fahrzeuge mit Elektromotoren, ist das Finden einer

verbrauchsoptimierten Route, welche durch die Optimierung nach Energieverbrauch ermittelt wird und beispielsweise Standorte von Elektrotankstellen berücksichtigt, um die Reichweite zu erhöhen.

[3] Grundlage für jede Routenberechnung ist eine digitale Straßenkarte, welche das Straßennetz in Form eines Graphen, mit Knoten und Kanten abbildet. Dabei entsprechen die Kanten den Straßen und die Knoten den Verbindungen zwischen den Kanten bzw. Straßen. Somit kann ausgehend von einer Straße der beste Weg zu einer Zielstraße gefunden werden, indem man an jedem Knoten alle adjazenten Kanten anhand eines Gewichtes (z.B. Länge, Befahrdauer) auswertet und immer diejenige Kante verfolgt, welche das geringste Gewicht aufweist. Diese Vorgehensweise ist bekannt als Algorithmus von Dijkstra und findet in einer Abwandlung davon als A* Algorithmus in vielen Verfahren und Produkten zur Findung einer optimalen Route Verwendung. Dabei entscheidet eine Gewichtungsfunktion, nach welcher Größe die Route optimiert wird. Soll die schnellste Route berechnet werden, so wird in der Gewichtungsfunktion die Befahrdauer jeder Kante als Gewicht ausgewertet, welche sich aus der durchschnittlichen Befahrgeschwindigkeit und der Länge des jeweiligen Straßenelementes ergibt. Bei einer Berechnung der kürzesten Route wird als Gewicht die Länge des Straßenelementes verwendet. Bei einer Optimierung der Route nach Energieverbrauch werden von der Gewichtungsfunktion, je nach Umsetzung mehrere Eigenschaften wie z.B. Wetter, Verkehr und Topographie des Straßenelementes berücksichtigt, um den Verbrauch für das Befahren des Straßenelementes zu ermitteln. Während der Routenberechnung wird der so ermittelte Verbrauch als Gewichtung für ein Straßenelement verwendet. Das Ziel der Optimierung nach Energieverbrauch ist somit die Verminderung der benötigten Energie, gleichwohl ob es sich um Benzin, Strom oder Wasserstoff als Treibstoff handelt.

[4] Aus der Patentschrift US020110264371 Al ist ein Routenfindungssystem bekannt, bei dem auf Grundlage einer digitalen Straßenkarte unter Berücksichtigung der

Befahrgeschwindigkeit von Straßenelementen sowie der Berücksichtigung der aktuellen Verkehrslage, welche durch verschiedene Messverfahren (z.B. Floating Car Data) erhoben werden kann, die schnellste Route für Fahrzeuge ermittelt wird.

[5] Die Druckschrift US20070299599A1 beschreibt ein Routenplanungssystem, das mit Hilfe einer Datenbank arbeitet, die Beobachtungen über, von Fahrern gewählte, Routen enthält. Die so abgespeicherten statistischen Informationen über die

Auslastung des Straßennetzes werden vom Routenplanungssystem als Grundlage für die Berechnung der schnellsten Route verwendet. Dabei fließen die statistischen Informationen als Approximation der durchschnittlichen Befahrgeschwindigkeit in die Routenberechnung ein, wodurch der mögliche Verkehr bereits Berücksichtigung findet.

[6] Aus der Patentschrift DE102010027777A1 ist ein Routenberechnungsverfahren

bekannt, bei dem auf Grundlage einer digitalen Straßenkarte unter Berücksichtigung statistischer Werte über die Nutzung des Straßennetzes, eine optimale Route hinsichtlich des Energieverbrauchs ermittelt wird.

[7] Aus der Patentschrift EP 1593937A 1 ist ein Routenberechnungsverfahren bekannt, welches auf Grundlage einer digitalen Straßenkarte, dessen Topographie sowie fahrzeugspezifischen Energieverbräuchen eine verbrauchsoptimierte Route ermittelt.

[8] Aus der Druckschrift DE102014204206A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Geschwindigkeitsprofilgenerator für einen vordefinierten Weg, auf Grundlage eines Energieverbrauchsmodells zusammen mit Straßenanstiegsdaten ein Profil für optimale Fahrgeschwindigkeit ermittelt, damit die Strecke mit einem optimierten

Energieverbrauch abgefahren werden kann.

[9] Aus der Druckschrift DE102010018853A1 ist ein Routenberechnungsverfahren

bekannt, bei dem eine Route durch Abwägung zwischen den konkurrierenden Zielen der Fahrzeit und der Kraftstoffkosten ermittelt wird. Grundlage ist dabei eine

Kartendatenbank, welche die Routensegmente mit ihren jeweiligen Attributen (Zeit- und Energieverbrauch) und adjazente Routensegmente durch ein Knoten-Kanten- Modell abbildet.

[10] Das Berechnen von schnellsten oder verbrauchsoptimierten Routen wird nach

aktuellem Stand der Technik somit auf Grundlage von digitalen Straßenkarten unter Berücksichtigung der Befahrgeschwindigkeiten, der aktuellen Verkehrssituation und statistischen Informationen über die Nutzung des Straßennetzes sowie der

Topographie und der damit verbundenen Kraftstoff erbräuche von Straßenelementen berechnet. Bei der Routenberechnung mit aktuellen Systemen wird allerdings ausschließlich eine Optimierung für das einzelne Fahrzeug / Fahrer nur unter

Berücksichtigung des individuellen sowie eines einzigen Optimierungsziels durchgeführt. Trotz der Beachtung des aktuellen Verkehrs werden Umleitungen erst zu einem zu späten Zeitpunkt berechnet, an dem Staus oder Verkehrsstörungen bereits entstanden sind. Durch das Wegfallen des Fahrers als Entscheidungsträger in autonomen Fahrzeugen, würde das deterministische Handeln von autonomen

Fahrzeugen, unter Verwendung aktueller Herangehensweisen beim Finden von schnellsten Routen, zu sehr vielen ähnlichen Routen und somit zur Überlastung bestimmter Streckenabschnitte, noch stärker als es heute bereits der Fall ist, führen.

[11] Vor diesem Hintergrund besteht die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe darin, eine Lastverteilung aller am Verkehr teilnehmenden Fahrzeuge sowohl nach Zeit als auch nach Raum auf das gesamte zur Verfügung stehende Straßennetz durchzuführen, sodass sowohl die Routen für die einzelnen Fahrzeuge im Sinne der Zeit und des Energieverbrauchs optimiert werden (im Folgenden als optimierte Route (OR) bezeichnet), als auch die Kapazitäten des Straßennetzes optimal ausgenutzt werden. Durch diese Vorgehen sweise kann eine Reduktion des gesamten Energieverbrauchs sowie eine Stauvermeidung ermöglicht werden.

[12] Diese Aufgabe wird erfmdungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die weiteren Patentansprüche betreffen detailliertere Ausgestaltungen der Erfindung. Grundlage für die gewünschte Lastverteilung nach Zeit und Raum ist eine Abhängigkeit zwischen den Größen Verkehrsdichte (Anzahl Fahrzeuge pro

Streckeneinheit, häufig Fz/km) und der Verkehrsgeschwindigkeit (durchschnittliche Geschwindigkeit der Fahrzeuge auf einer bestimmten Streckeneinheit, häufig km/h). Diese Abhängigkeit ist im Fundamentaldiagram des Verkehrsflusses beschrieben, welches in Zeichnung 4 dargestellt ist. Dabei gilt, je mehr Fahrzeuge sich auf einem Straßenabschnitt befinden, desto geringer ist die mögliche Geschwindigkeit die von den Fahrzeugen gefahren werden kann. Ist man im Besitz der Verkehrsdichte für einen Straßenabschnitt, so kann man daraus die Verkehrsgeschwindigkeit ableiten und daraus wiederum die Befahrdauer, welche nach Patentanspruch 1 für die Berechnung der schnellsten Route verwendet werden kann. Dabei interessiert allerdings nicht mehr alleine die zeitlich aktuelle Verkehrsdichte, sondern die zukünftig erwartete

Verkehrsdichte. Nur hierdurch können frühzeitig Straßen, denen eine Überlastung droht, sowie bereits überlastete Straßen erkannt und vermieden werden. Für eine Lastverteilung der Fahrzeuge ist es somit notwendig, dass die aktuelle und zukünftige Verkehrsdichte des gesamten Straßennetzes bekannt ist. Dies wird erfindungsgemäß nach Patentanspruch 3 durch die kontinuierliche Kommunikation der eigenen Route an andere Fahrzeuge ermöglicht. Nach Patentanspruch 2-g, besteht die Route eines Fahrzeugs aus vielen zeitlich aneinander gereihten Straßenelementen, welche wiederum jeweils einen Befahrzeitpunkt, Befahrdauer und eine Befahrrichtung besitzen lst ein Fahrzeug im Besitz von Routen anderer Fahrzeuge, so besitzt das Fahrzeug das Wissen, wie viele Fahrzeuge sich zu einem bestimmten Zeitpunkt auf einem Straßenelement befinden werden. Je mehr Routen anderer Fahrzeuge ein Fahrzeug besitzt, desto mehr Routen kann es wiederum an weitere Fahrzeuge weitergeben und umso detailliertere Informationen über die zukünftige Auslastung des Straßennetzes besitzt das Fahrzeug. Hierüber können für die Berechnung der eigenen Route die zukünftigen Geschwindigkeiten der Straßenelemente auf Grundlage der tatsächlichen, erwarteten Auslastung berücksichtigt werden. Zusätzlich kann, aufgrund der uhrzeitgenauen Speicherung der zu erwarteten Verkehrsdichte, durch das

Verschieben des Befahrzeitpunktes für ein Straßenelement, ein Zeitpunkt ermittelt werden, welcher besser zum Befahren des Straßenelementes geeignet ist, da dort evtl eine geringere Verkehrsdichte erwartet wird. Wird ein solcher Zeitpunkt gefunden, kann nach Patentanspruch 2-f die Geschwindigkeit des Fahrzeugs angepasst werden, um den optimalen Befahrzeitpunkt einzuhalten. Durch die uhrzeit- und

straßenelementgenaue Speicherung der Verkehrsdichte, wird somit eine Verteilung der Fahrzeuge nach Raum und Zeit ermöglicht, was wiederum zur Stauvermeidung führt, weit bevor eine Verkehrsbehinderung durch Überlastung entsteht.

[13] Hauptkomponente des Routenplanungssytems nach den Patentansprüchen 1 bis 9, ist ein Steuergerät, welches in drei unterschiedlichen Varianten in ein Fahrzeug (Sl), in eine globale Infrastruktureinheit (S2) und in eine lokale Inffastruktureinheit (S3) verbaut werden kann. Dabei bezeichnet eine globale Infrastruktureinheit eine zentrale Einheit, welche über das Internet von überall aus erreicht werden kann (z.B.

Verkehrszentrale, Clouddienst) und als zentraler Speicher von Routen-, Fahrt- und Karteninformationen für Fahrzeuge dient. Eine globale Inffastruktureinheit stellt nach Patentansprüchen 3-c und 3-d einen Kommunikationspartner für ein Fahrzeug oder eine lokale Inffastruktureinheit dar.

[14] Eine lokale Inffastruktureinheit bezeichnet eine stationäre, örtlich feste Einheit (z.B.

Ampel, Verkehrsschild, Verkehrsbake), welche häufig als„road side unit“ (RSU) bezeichnet werden. Lokale Inffastruktureinheiten können sowohl Informationen von vorbeifahrenden Fahrzeugen aufhehmen, speichern und an andere Fahrzeuge weitergeben, als auch als Vermittlungseinheit zu einer globalen Infrastruktureinheit dienen. So kann ein Fahrzeug über eine intelligente Ampel eine Verbindung zum Internet und damit zu einer globalen Inffastruktureinheit, ähnlich dem heimischen WLAN - Router, herstellen. Dabei entspricht auch ein heimisches oder öffentliches WLAN einer lokalen Inffastruktureinheit. Im Unterschied zu einer globalen

Infrastruktureinheit speichert eine lokale Inffastruktureinheit ausschließlich lokal relevante Informationen und ist nur innerhalb eines begrenzten lokalen Radius erreichbar. Eine Ampel in München wird somit keinerlei Informationen über die Verkehrslage in Berlin speichern. Ist das Steuergerät S3 in einer lokalen

Infrastruktureinheit verbaut, so agiert diese als Teil des erfindungsgemäßen

Routenplanungssystems nach Patentansprüchen 1 bis 9 und kann Informationen von globalen Infrastruktureinheiten lokal, für vorbeifahrende Fahrzeuge Vorhalten, sowie Informationen von Fahrzeugen empfangen, lokal abspeichem und an globale

Infrastruktureinheiten weiterleiten. Nach Patentansprüchen 3-a, 3-e und 3-f ist eine lokale Infrastruktureinheit Kommunikationspartner für Fahrzeuge, für weitere lokale sowie globale Infrastruktureinheiten.

[15] Jeder der so zustande kommenden Kommunikationswege erhöht die

Wahrscheinlichkeit, dass Fahrzeuge für sie relevante Informationen über die

Straßenauslastung bekommen, wobei bereits ein Kommunikationsweg ausreicht damit das Routenplanungssystem nach Patentansprüchen 1 bis 9 funktionsfähig ist. Jeder weitere Kommunikationsweg stellt somit eine Qualitätsverbesserung des

Routenplanungssystems dar.

[16] In den Zeichnungen 1, 2 und 3 sind Ausführungsbeispiele der Steuergeräte eines

erfmdungsgemäßen Routenplanungssystems dargestellt, welche aufzeigen wie die Steuergeräte in einem Fahrzeug (Zeichnung 1), in einer globalen (Zeichnung 2) und in einer lokalen Infrastruktureinheit (Zeichnung 3) ausgeprägt und integriert sind.

Außerdem zeigen die Zeichnungen 1, 2 und 3 welche zusätzlichen Komponenten eines Fahrzeugs, einer globalen und einer lokalen Infrastruktureinheit mit den Steuergeräten Sl, S2 und S3 interagieren. Dabei wurden extern genutzte Komponenten für eine bessere Unterscheidung mit gestrichelten Linien dargestellt und die zu den

Steuergeräten gehörenden Komponenten und somit Teil der Patentansprüche 1 bis 9 mit durchgängigen Linien versehen.

[17] Grundlage für die erwähnte Kommunikation ist eine, in allen

Kommunikationspartnem verbaute Kommunikationseinheit (Al, Bl und Cl). Diese unterscheiden sich in den benutzten Technologien. Dabei wird die Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und einer globalen Infrastruktureinheit, oder zwischen einer lokalen und einer globalen Infrastruktureinheit, durch die Car 2 Global Inflastructure- Einheit (C2GI) (A 1.1, B1.1, 0.1) ermöglicht. Dies kann beispielweise über

Mobilfünkverbindung oder eine WLAN Verbindung mit dem heimischen WLAN- Router geschehen. Die Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und einer lokalen Infrastruktureinheit oder zwischen zwei lokalen Infrastruktureinheiten wird durch die Car 2 Local Infrastructure-Einheit (C2LI) (Al.2, 0.2) ermöglicht. Die Car 2 Car- Einheit (C2C) (Al.3) wiederum ermöglicht eine direkte Kommunikation zwischen zwei Fahrzeugen. [18] Patentschrift DE 102012222780 Al beschreibt ein Verfahren zur Ad-Hoc

Kommunikation eines Fahrzeugs mit anderen Fahrzeugen sowie mit der

Verkehrsinfrastruktur. Dabei wird die Car 2 Car Kommunikation sowohl für die Kommunikation mit anderen Fahrzeugen als auch mit lokalen Infrastruktureinheiten verwendet. Für ein besseres Verständnis wird diese Ad-Hoc Kommunikation im vorliegenden Dokument auf die beiden bereits erwähnten Einheiten C2C (Al.3) und C2LI (Al.2, C1.2) aufgeteilt, diese sind aber als unabhängig von der tatsächlichen Technologie zu sehen.

[19] Weiterhin sei das Fahrzeugsteuer- und Lenksystem (A7) im Falle eines autonomen Fahrzeuges jene Einheit, welche das Fahrzeug aktiv durch den Verkehr steuert und im Falle eines personengesteuerten Fahrzeugs jene Einheit, welche für die

Fahrerbenachrichtigung und Navigation zuständig ist. Dies kann einem

handelsüblichen Navigationssystem oder je nach Fahrzeughersteller verschiedensten integrierten Geräten entsprechen.

Ausführungsbeispiel

[21] Zentrales Element des Routenplanungssystems nach den Patentansprüchen 1 bis 9, stellt ein personengesteuertes oder autonomes Fahrzeug handelsüblicher Art dar. Das Steuermodul S1 stellt dabei eine im Fahrzeug fest installierte Einheit dar, die nach Patentansprüchen 1 bis 9 dem Steuergerät für das Routenplanungssystem entspricht und damit zum Fahrzeug selbst gehört. Weiterhin besitzt das Steuergerät Sl bereits ab Werk aktuelle Karteninformationen (KI) welche in einer Digitalen Straßenkarten- Einheit (A8) gespeichert sind, sowie dynamische Straßeninformationen (DSI), welche in einem Speicher (A6) gesondert hinterlegt werden. Dabei beinhaltet die Digitale Straßenkarten-Einheit (A8), nach Patentanspruch 2, den für die Routenberechnung benötigten Straßengraphen, sowie statische Straßeninformationen, die insbesondere den baulichen Zustand des Straßennetzes wie z.B. Länge, Breite und Anzahl von Spuren usw. von Straßen beschreibt. Die Speichereinheit für dynamische

Straßeninformationen (A6) beinhaltet nach Patentanspruch 7, dynamische und zeitabhängige Informationen zu jedem Straßenelement der Digitalen Straßenkarten- Einheit (A8), wie z.B. die durchschnittliche Befahrdauer (DBD), welche aus statistischen Verkehrsinformationen ermittelt wird, die aktuelle Befahrdauer (ABD), welche aus aktuellen Verkehrsinformationen ermittelt wird, sowie der zu erwartende Energieverbrauch (EEV). Diese dynamischen Straßeninformationen (DSI) werden nach Patentanspruch 8 von einer globalen Infrastruktureinheit unter Berücksichtigung verschiedener Größen aggregiert und in regelmäßigen Abständen nach Patentanspruch 9-e an Fahrzeuge übermittelt, die dann nach Patentanspruch 2 für die

Routenberechnung verwendet werden.

[22] Die in den Patentansprüchen 1 bis 9 beschriebenen Vorgänge sind vollständig vor dem Fahrzeugnutzer verborgen, da sie keine Interaktion mit den Insassen benötigen.

Einzige Ausnahme bildet der Beginn einer Fahrt, der mit einer audiovisuellen oder haptischen Interaktion des Fahrzeugnutzers mit dem Fahrzeug startet, bei der das anzusteuemde Ziel des Fahrzeugs sowie nach Patentanspruch 2-b die Präferenz der Optimierungsgrößen„Zeit“ und„Energieverbraucht“ konfiguriert wird. Die Präferenz stellt dabei einen Wert zwischen 0 und 100 % dar, wobei beide Optimierungsgrößen gegensätzlich angenommen werden und damit immer insgesamt 100% bilden. Als Optimierungsgrößen für die Routenberechnung gelten im weiteren Verlauf die Zeit und der Energieverbrauch. [23] Nachdem das Fahrzeug gestartet wird und das Ziel sowie die

Optimierungspräferenzen durch den Fahrer oder die Passagiere ausgewählt wurden, wird durch die zentrale Steuereinheit (A2) die Routenberechnungseinheit (A4) über den Auslöser (A) ausgelöst, woraufhin diese eine initiale optimierte Route (OR) und eine empfohlene Fahrgeschwindigkeit (EFG) nach Patentanspruch a) zum gewählten Ziel, unter Berücksichtigung der Präferenz der Optimierungsgrößen, berechnet. Die optimierte Route (OR) und empfohlene Fahrgeschwindigkeit (EFG) wird immer dann von der zentralen Steuereinheit (A2) an das Fahrzeugsteuer- und Lenksystem (A7) übermittelt, wenn bestimmte Ereignisse eintreten, wie z.B. die Veränderungen der Route oder der empfohlenen Fahrgeschwindigkeit. Um die optimierte Route an den zu erwartenden Verkehr anzupassen, können über die Kommunikationseinheit (Al) bereits von Beginn an, nach Patentanspruch 3, Routen von anderen Fahrzeugen sowie lokalen oder globalen Infrastruktureinheiten bezogen werden. Zu Beginn einer Fahrt kann dies beispielsweise über eine globale Inffastruktureinheit geschehen, da sich das Fahrzeug hierdurch schnell eine große Menge von Informationen über ein weites geographisches Gebiet holen kann. Hierfür kann beispielsweise eine

Mobilfunkverbindung oder das heimische WLAN, welches noch in Reichweite ist, genutzt werden (Zeichnung 5, X). Denkbar ist ebenfalls, dass das Fahrzeug über geplante Reisen vom Nutzer vorab z.B. über eine App oder durch selbständiges Auslesen des Terminkalenders informiert wird und hierdurch bereits vor der Fahrt aktuelle Routen anderer Fahrzeuge und dynamische Straßeninformationen (DSI) beziehen kann.

[24] Nach der initialen Routenberechnung setzt sich das Fahrzeug in Richtung Ziel in Bewegung. Dabei übermittelt das Fahrzeugsteuer- und Lenksystem (A7)

kontinuierlich die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit (FG), die Fahrzeugposition ¹ (P) sowie den momentanen Energieverbrauch (MEVI) an die zentrale Steuereinheit (A2) welche das Fahrzeugsteuer- und Lenksystem (A7) wiederrum kontinuierlich mit der empfohlenen Fahrgeschwindigkeit (EFG) und der aktuellen optimierten Route (OR) versorgt. Dabei werden nach Patentanspruch a)-a die Fahrzeuggeschwindigkeit (FG) und die Fahrzeugposition (P) für die Routenberechnung verwendet und der momentane Energieverbrauch (MEVI) sowie momentane Routeninformationen (MRI), welche der tatsächlich gefahrenen Route entsprechen und aus der vom

Fahrzeugsteuer- und Lenksystem (A7) übermittelten Fahrzeugposition (P) aggregiert Messbar über ein externes Ortungssystem wie z.B. das Global Positioning System (GPS), Glonass oder Galileo werden, nach Patentanspruch 9-d von der zentralen Steuereinheit (A2) kontinuierlich an den Fahrteninformationsspeicher (A9) übermittelt. Während der Fahrt zum Ziel kommuniziert das Fahrzeug nach Patenanspruch 3 über Kommunikationseinheit (Al) kontinuierlich mit anderen Fahrzeugen, mit lokalen Infrastruktureinheiten und mit globalen Infrastruktureinheiten. Dabei ist das Steuermodul Sl darauf ausgelegt, kontinuierlich aktuelle Routen anderer Verkehrsteilnehmer zu erhalten und abzuspeichem, um darauf basierend, während der Routenberechnung, eine

Überbeanspruchung von Straßenelementen auf der eigenen Route frühzeitig zu erkennen und rechtzeitig zu vermeiden.

[25] Im Falle eines Informationsaustausches zwischen zwei Fahrzeugen nach

Patentanspruch 3-a übernimmt ein Fahrzeug die Senderrolle und das jeweils andere die Empfängerrolle. Das Empfänger-Fahrzeug initiiert eine Anfrage an das Sender- Fahrzeug durch Übermittlung der eigenen Route als Filter-Route (FR). Das Fahrzeug in der Sendepflicht ermittelt daraufhin nach Anspruch 5-a über seine eigene

Filtereinheit (A3) alle, der Filter-Route (FR) des Empfängers ähnlichen Routen. Die so gefilterten Routen (GFR) werden vom Sender-Fahrzeug in ein oder mehrere

Datenpakete umgewandelt, die verschlüsselt und komprimiert an das

Empfängerfahrzeug übermittelt werden (Zeichnung 5, VI). Das Empfänger-Fahrzeug speist nach Patentanspruch 9-a die empfangenen Routen (EFR) in die eigene Routen - Speicher und -Auswertungseinheit (A5) für die weitere Verwendung ein. Im

Anschluss kann ein Rollentausch stattfmden, sodass das vorherige Empfänger- Fahrzeug nun Sender-Fahrzeug ist und umgekehrt.

[26] Während der Fahrt kann das Fahrzeug nicht nur Informationen mit anderen

Fahrzeugen austauschen, sondern auch mit der in der Nähe befindlichen lokalen Infrastruktur. Typische Beispiele sind intelligente Ampeln oder Baken am

Straßenrand, die das erfindungsgemäße Steuergerät S3 verbaut haben. Ist eine solche lokale Infrastruktureinheit in Reichweite kann das Fahrzeug eine Verbindung über die verbaute C2LI-Einheit (Al.2) der Kommunikationseinheit (Al) aufbauen. Stellt das Fahrzeug die Empfängerseite dar, so erfolgt ein Informationsaustausch analog zur beschriebenen Kommunikation mit einem Sender-Fahrzeug statt (Zeichnung 5, 1). Für den Fall, dass die lokale Infrastruktureinheit die Empfängerseite darstellt (Zeichnung 5, V), so ermittelt das Fahrzeug nach Patentanspruch 5-b über die eigene Filtereinheit (A3) unter Berücksichtigung der Filter-Position (FP) der lokalen Infrastruktureinheit, gefilterte Routen (GFR), welche nach Aktualität (aktuelle Uhrzeit) und räumlicher Nähe zur lokalen Infrastruktureinheit gewählt werden. Die empfangenen Routen (EFR) werden daraufhin in die Routen -Speicher und -Auswertungseinheit (C4) der lokalen Infrastruktureinheit gespeichert, um diese wiederum an vorbeifahrende Fahrzeuge zu verteilen.

[27] Da lokale Inffastruktureinheiten nach den Patentansprüchen 3-d bis 3-f in

regelmäßigen Abständen auch Informationen von anderen lokalen (Zeichnung 5, IV) oder von globalen Infrastruktureinheiten (Zeichnung 5, III) erhalten und lokal speichern können, liegt der Fokus des erfindungsgemäßen Routenplanungssystems auf einer direkten Kommunikation zwischen Fahrzeugen, sowie zwischen Fahrzeugen und lokalen Infrastruktureinheiten. Um ausreichend viele Informationen z.B. im Falle weniger anderer Fahrzeuge oder lokaler Infrastruktureinheiten zu gewährleisten, kann das Fahrzeug während der Fahrt, nach Patentanspruch 3-b, auch Routeninformationen direkt von einer globalen Infrastruktureinheit beziehen (Zeichnung 5, II). Im Falle der Kommunikation eines Fahrzeugs mit einer globalen Infrastruktureinheit über die verbaute C2GI- Einheit (A 1.1) der Kommunikationseinheit (Al), werden die empfangenen Routen (EFR) vom Empfänger-Fahrzeug analog zur Kommunikation mit einem Fahrzeug in der lokalen Routen -Speicher und -Auswertungseinheit (A5) abgelegt, wobei die empfangenen Routen (EFR) nach Patentanspruch 5-d von der Filtereinheit (B3) der globalen Infrastruktureinheit gefiltert wurden. Stellt die globale Infrastruktureinheit die Empfängerseite dar (Zeichnung 5, VII), so werden die gespeicherten Routen (GR) auf Fahrzeugseite durch die Filtereinheit (A3) nach Aktualität gefiltert und an die globale Infrastruktureinheit übermittelt. Diese speichert die empfangenen Routen (EFR) wiederum in ihrem eigenen Routen Speicher (B4).

[28] Zusätzlich zu den Routen, werden nach den Patentansprüchen 9-e und 9-g zwischen dem Fahrzeug und einer globalen Infrastruktureinheit auch die vom Fahrzeug gemessene Fahrtinformationen (GFI), sowie die von der globalen Infrastruktureinheit aggregierten, dynamischen Straßeninformationen (DSI) ausgetauscht (Zeichnung 5, VIII). Bei der Ermittlung dieser dynamischen Straßeninformationen (DSI) werden von der Speicher- und Auswertungseinheit für Fahrteninformationen (B5) nach

Patentanspruch 8, aktuelle und statistische Wetterbedingungen, die Topographie des Straßennetzes, statistische Informationen über die Auslastung des Straßennetzes, aktuelle Verkehrsinformationen, welche sowohl von allgemein zugänglichen Quellen als auch über die, in der Routen -Speicher und -Auswertungseinheit (B4) hinterlegten, Routen aggregiert werden, sowie gemessene Fahrteninformationen (GFI) der

Fahrzeuge berücksichtigt.

[29] Da sich diese dynamischen Straßeninformationen (DSI) aufgrund der berücksichtigten Verkehrs- und Wetterlage verändern können, aber nicht so häufig ändern wie die verfolgte Route des Fahrzeugs, werden dynamische Straßeninformationen (DSI) nach Patentanspruch 9-e nur dann von einer globalen Infrastruktureinheit an das Fahrzeug übermittelt (Zeichnung 5, VIII), wenn sich diese geändert haben. Zusätzlich werden über die zentrale Steuereinheit (A2) die, vom Fahrzeugsteuer- und Lenksystem (A7) des Fahrzeugs empfangenen, momentanen Energieverbrauchsinformationen (MEVI) des Fahrzeugs sowie momentane Routeninformationen nach Anspruch 9-d

kontinuierlich in den lokalen Fahrteninformationsspeicher (A9) gespeichert. Diese beiden Informationen werden nach Patentanspruch 9-g in regelmäßigen Intervallen, beispielsweise nach Beendigung einer Fahrt als gemessene Fahrteninformationen (GFI) an die globale Infrastruktureinheit übermittelt (Zeichnung 5, VIII), wo die Informationen fahrzeugspezifisch hinterlegt werden und als Grundlage für die kontinuierliche Verbesserung der dynamischen Straßeninformationen dienen. Gleiches gilt auch für aktualisierte Karteninformationen (AK), welche laut Patentanspruch 9-i von der globalen Infrastruktureinheit immer dann an ein Fahrzeug gesendet werden, wenn diese aktualisiert wurden (Zeichnung 5, IX). Dabei werden die

Karteninformationen aus der Digitalen-Straßenkarteneinheit (B7) von allgemein zugänglichen Quellen bezogen. Eine globale Infrastruktureinheit stellt somit eine zentrale Einheit dar, welche hauptsächlich für das Bereitstellen von Karten- und dynamischen Straßeninformationen genutzt wird und Routeninformationen nur in wenigen definierten Fällen direkt an Fahrzeuge sendet.

[30] Neben der Kommunikation wird über die zentrale Steuereinheit (A2) in regelmäßigen Intervallen oder beim Auftreten bestimmter Ereignisse, die Routenberechnungseinheit (A4) über den Auslöser (A) angesteuert, wodurch die Routenberechnungseinheit (A4) die Routenberechnung startet, um die aktuelle optimierte Route (OR) und empfohlene Fahrgeschwindigkeit (EFG) an die aktualisierten Informationen anzupassen. Im Falle einer Änderung der optimierten Route (OR) oder der empfohlenen

Fahrgeschwindigkeit (EFG), werden diese nach Patentanspruch 1 an das

Fahrzeugsteuer- und Lenksystem (A7) übermittelt.

[31] Auf dem Weg zum Ziel steuert ein Fahrer oder, im Falle eines autonomen Fahrzeugs das Fahrzeugsteuer- und Lenksystem (A7) das Fahrzeug derart, dass die Abfahrreihenfolge der einzelnen Straßensegmente der optimierten Route (OR) mit der jeweiligen empfohlenen Fahrgeschwindigkeit (EFG) zum entsprechenden Zeitpunkt befahren werden. Bis zum Erreichen des Ziels empfängt und verteilt das Fahrzeug eigene und von anderen Verkehrsteilnehmern erhaltene Routen an möglichst viele Kommunikationsendpunkte, wie andere (autonome oder personengesteuerte)

Fahrzeuge, Ampeln, Baken, Verkehrsserver oder künftige elektronische

Infrastrukturen, die das erfindungsgemäße Steuermodul Sl, S2 oder S3 verbaut haben. Dabei wird die optimierte Route (OR) in regelmäßigen Intervallen neu berechnet, selbst für den Fall, dass keine Kommunikation stattfindet, wenn keine

Kommunikationspartner vorhanden sind oder keine Kommunikation möglich ist. In diesem Fall beruht die optimierte Route nach Patentansprüchen 2-b und 2-e ausschließlich auf den Informationen der Digitalen Straßenkarten- Einheit (A8) und den lokal gespeicherten dynamischen Straßeninformationen (DSI) aus Speichereinheit A6. Eine Routenberechnung ist somit in allen Fällen möglich.

[32] Verwendet durch viele Fahrzeuge, kann dieses Verhalten eine Stauvermeidung

hervorrufen, da die Fahrzeuge Strecken mit einem erwarteten hohen

Verkehrsaufkommen von vornherein meiden. Gleichermaßen kann dieses Vorgehen zu einer Energieeinsparung und damit zu einer deutlichen Reduktion der

Umweltbelastung fuhren. Dabei entscheidet jeder Fahrer oder Passagier selbst, ob für ihn der Energieverbrauch oder das möglichst schnelle Erreichen des Ziels wichtiger ist. In beiden Fällen profitiert er von anderen Fahrzeugen und leistet durch sein Fahrzeug ebenfalls einen Beitrag durch Bereitstellen von Routen- und

Verbrauchsinformationen.